入射到平板型集热器上的太阳辐射由3部分组成,即直射辐射、散射辐射和来自底面及周围环境反射的太阳辐射,这些辐射首先要通过透明盖板才能入射到集热板上,透明盖板会反射和吸收掉部分太阳辐射,影响反射和吸收的主要因素有辐射的入射角,透明材料的折射率、厚度以及消光系数等。
对太阳辐射的反射
太阳辐射是非偏振光,当它在两种介质的分界面上反射和折射时,反射光和折射光都将成为部分偏振光,当入射角等于布儒斯特角时,反射光为完全偏振光,而折射光仍为部分偏振光.因此,必须对太阳辐射的反射和折射作偏振处理。
角度和折射率的关系
如图所示,直射辐射经介质1(折射率为n1)到介质2(折射率为n2),在光滑界面上反射率r的计算公式由菲涅尔公式导出,这是两个相互垂直的偏振分量的平均值。
r⊥=sin2(θ2-θ1)/sin2(θ2+θ1)
r∥=tan2(θ2-θ1/tan2(θ2+θ1)
r=Ir/Ii=(r⊥+r∥)/2
式中,θ1,θ2分别为入射角和折射角;r⊥和r∥分别为偏振光的垂直分量和平行分量,方向由入射光线与界面法线组成的平面来判断。r∥=tan2(θ2-θ1/tan2(θ2+θ1)
r=Ir/Ii=(r⊥+r∥)/2
因此,只要知道折射率(n1,n2)以及入射角θ1,就能计算直射辐射在界面上的反射率r。
若入射辐射与界面垂直,此时θ1=0,θ2=0,则有:
r(0°)=(n1-n2)2/(n1+n2)2
若一种介质是空气(折射率近似为1.0),则有:r(0°)=(n-1)2/(n+1)2