基于太阳能热能利用的掺杂聚合物光纤的研究

【摘要】：中国的太阳能热利用产业近年来呈现出较快的发展趋势,太阳能热利用产业在20世纪90年代就已形成相当大的规模,年增长速度一直保持在20%左右,2009年中国太阳能热水器产量和保有量分别达到4200×104m2和14500×104m2。中国太阳能热利用产业可谓一枝独秀,占世界总产量的一半以上,太阳能热水器主要以真空管热水器为主,但是传统太阳能热水器的太阳能利用率比较低,本文针对这种现状提出了一个能从根本上解决太阳能利用效率低下的问题。 在太阳光谱中可见光的照射下,水分子的吸收频率为0.1左右,但是在红外光的照射下水分子的吸收频率为104～106,如果能把可见光转换为红外光,利用红外光来加热水,其效率应该是非常高,其实际应用意义将非常巨大。由于光纤传输光能的高效率和染料的波长变换特性,为此我们设法制造出掺杂染料的聚合物光纤。 本文主要研究了光纤预制棒及薄片的合成工艺、染料的掺杂浓度及种类分析、光纤拉丝炉的设计和制造、光纤和薄片的透射和发射光谱测试。 我们首先采用本体聚合法来合成PMMA,利用正交设计思想去探讨影响PMMA合成的主要因素,并且得到一个合适的合成配方和工艺路线。然后再在预聚合之前向混合溶液中加入不同的微量染料,合成成功后测试其光学性能。接着我们需要设计光纤拉丝系统,包括加热控温拉丝炉的设计和牵引及送棒的机械运动装置设计加工。最后把拉制出的光纤进行光谱透射和发射测试。 【关键词】：POF 染料的掺杂 PMMA预制棒 拉丝炉设计
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK51;TN253
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 太阳能热能利用的发展11-13
• 1.1.1 中国发展太阳能产业的意义11-12
• 1.1.2 中国太阳能热水器产业的发展12-13
• 1.2 太阳能光纤传输系统13-15
• 1.2.1 太阳能聚光方式13-14
• 1.2.2 太阳能聚光器14
• 1.2.3 太阳能传输系统用光纤种类14-15
• 1.3 聚合物光纤制备工艺的发展15-19
• 1.3.1 棒拉法工艺16
• 1.3.2 涂覆法工艺16-17
• 1.3.3 共挤法工艺17-18
• 1.3.4 反应式挤出工艺18-19
• 1.4 国内外的研究现状19-20
• 1.5 课题的研究意义20-21
• 第二章 PMMA的合成原理与工艺21-31
• 2.1 PMMA合成的原理21-25
• 2.1.1 自由基共聚合反应机理21-23
• 2.1.2 竞聚率与共聚物的组成曲线23-24
• 2.1.3 影响PMMA合成的主要因素24-25
• 2.2 PMMA的合成工艺的方案制定25-30
• 2.2.1 实验原料和设备25-26
• 2.2.2 主要原料的作用26-29
• 2.2.3 PMMA的合成工艺29-30
• 2.2.3.1 实验基础配方29
• 2.3.3.2 工艺流程29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 掺杂染料的PMMA合成性能分析31-46
• 3.1 实验方案的设计原理与方法31-34
• 3.1.1 正交试验设计原理31
• 3.1.2 正交试验分析方法31-32
• 3.1.3 极差分析方法32
• 3.1.4 方差分析方法32-34
• 3.2 PMMA合成的正交设计方案34-41
• 3.2.1 合成的样品实物图34
• 3.2.2 实验的数据与分析34-41
• 3.3 掺杂染料的PMMA合成性能分析41-45
• 3.3.1 掺杂染料的薄片的合成41-42
• 3.3.2 结果与分析42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 光纤拉制系统设计与光纤拉制46-56
• 4.1 光纤拉制系统的整体结构46
• 4.2 加热控温系统的设计46-49
• 4.2.1 拉丝炉的设计原理46-47
• 4.2.2 拉丝炉的设计图纸47-48
• 4.2.3 控温电路的设计48-49
• 4.3 步进电机及驱动的选择49-53
• 4.3.1 步进电机的结构49-50
• 4.3.2 步进电机的工作原理50-51
• 4.3.3 步进电机控制系统51
• 4.3.4 步进电动机驱动方法51-53
• 4.4 光纤的拉制53-54
• 4.4.1 光纤预制棒的合成53
• 4.4.2 光纤的拉制53-54
• 4.5 光纤的光谱测试54
• 4.6 本章小结54-56
• 结论与展望56-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果62-63
• 致谢63-64
• 附件64

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