DK152630B - Fototermisk varmeveksler - Google Patents

Description

Opfindelsen omhandler en fototermisk varmeveksler af den i krav l's indledning angivne art.

Der kendes varmevekslere med en celleopbygning af denne art, fortrinsvis omfattende fine glasplader eller glasrør, som typisk kan have en højde på 6 - 25 cm, en diameter på 0,5 - 1,5 cm og en tykkelse på 0,2 - 0,5 mm.

En sådan opbygning muliggør ingen optimal reduktion af konvektionsluftstrømning, især hvor der hersker en stor temperaturdif-ferens imellem varmeveksleren og de umiddelbare omgivelser, og/ eller når varmeveksleren hælder. Over en opvarmet vandret overflade dannes der nemlig et luftlag med ringe tykkelse (ca. 1 mm), ud fra hvilket der udvikles trådformede konvektionsstrømme, der medfører en blanding ved konvektion med de højere liggende luftlag. For en hældende celleopbygning optræder der en regelmæssig cirkulationsstrøm i hver celle. Disse strømme bevirker en afkøling ved konvektion af varmeveksleren. Endvidere er en sådan opbygning forholdsvis stor som følge af cellernes højde (6 - 25 cm), hvilket gør varmeveksleren for tung og omfangsrig til de fleste anvendelser, og den anvendte store glasmængde til opbygningen (af

O

størrelsesordenen 60 - 300 kg/m for varmeveksleren) medfører en høj totalvægt og fremstillingspris samt høje termiske tidskonstanter, så varmeveksleren skal udsættes for solbestråling kontinuert i en eller flere timer, før den når sin driftstemperatur.

Pra beskrivelserne til USA-patentskrift nr. 3 780 722 og fransk patent nr. 1 576 354 kendes optiske energiopfangere med en fiber- eller cellestruktur, som også kræver anvendelsen af en ret tæt opbygning af de virksomme elementer.

I USA-patentskriftet ledes strålingsenergien således igennem tæt sammensmeltede ombøjede fiberpartier til en ende med et påsat filter beliggende ud for, men uden berøring med det lille strålingsabsorberende parti, der skal opvarmes ved bestrålingen, efter gennemløb af en lang, ombøjet fiberbane. Dette kræver anvendelse af de kost-bare optiske fibre med en fibertæthed på ca. 10 fibre per cm , når fiberdiameteren er ca. 10^,um.

I det franske patentskrift benyttes en absorberende plade med en cellestruktur af en glas- eller formstofmasse med en tæthed per o overfladeenhed af pladen af størrelsesordenen 10,8 kg/m , svarende til en fyldningsgrad på 10%, som kun kan undertrykke varmetabet ved naturlig konvektion ved driftstemperaturer under 110 °C.

Opfindelsen har til formå! at tilvejebringe en fototermisk varmeveksler med en væsentlig større ydelse i forhold til forbruget af virksomt materiale.

Dette opnås for en fototermisk varmeveksler af den indledningsvis angivne art, der er opbygget som angivet i krav 1's kendetegnende del.

Her ledes den indfaldende stråling direkte ned på det strålingsabsorberende lag og hovedsageligt igennem de kanalformede mellemrum imellem de enkelte fibre og kun delvis igennem disse, så at man kan anvende væsentligt billigere fibrét af glas eller formstof og med en fibertæthed på kun ca. 500 fibre per cm og en fyldningsgrad på under 2%, som kan undertrykke konvektionsvarmetabet ved driftstemperaturer op til 300 °C.

I denne beskrivelse forstås der ved udtrykket "indfaldende lys-stråling” al elektromagnetisk stråling samlet fra en varmekilde med høj temperatur, d.v.s. al elektromagnetisk stråling, der kan transportere en væsentlig termisk energi, uanset om strålingens spektrum er beliggende helt eller delvis inden for det synlige område eller helt uden for dette. Strålingsspektret kan hensigtmæssigt strække inden for området 0,25 - 5^Um. Den varmekilde med høj temperatur, der kan udsende en sådan stråling, kan lige så godt være en naturlig strålekilde, såsom solen, som kunstige strålekilder, såsom glødende legemer (om muligt anbragt under vakuum for at nedsætte tabene), flammer eller gasformige udladninger .

Udtrykket "fiber" betegner ethvert trådformet element med endelig længde, hvis tværsnitsareal er lille i forhold til længden. Et sådant element kan lige så godt være massivt som hult og frembyde et tværsnitsprofil, som er cirkulært eller ikke-cirkulært, eksempelvis elliptisk eller fladtrykt.

Opvarmningen af den absorberende flade, som udsættes for den indfaldende lysstråling, kan udnyttes på kendt måde til opvarmning af enten varmevekslende fluida (såsom vand, damp, olie, luft, reagerende gas o.s.v.) eller af ladninger (d.v.s. stationære legemer anbragt nær ved den absorberende overflade).

Opvarmning af en ladning ved hjælp af indfaldende stråling virkende igennem en varmeveksler ifølge opfindelsen frembyder visse fordele i forhold til andre kendte opvarmningsmetoder. Opbygnin- gen ladning/varmeveksler kan anbringes i en vis afstand fra strålekilden, hvorved eksempelvis ladningen kan anbringes i korroderende omgivelser, under vakuum, i styrede magnetiske eller elektriske felter o.s.v.. Opvarmning.ved stråling er også en meget ren opvarmning fra et kemisk og/eller biologisk (ikke-forurenen-de) synspunkt. Desuden kan opvarmningen ved stråling indkobles, reguleres og standses hurtigere end den elektriske modstandsopvarmning eller flammeopvarmningen, som begge kræver temmelig tykke vægge imellem opvarmningsmidlet og ladningen. Desuden er strålings opvarmningen mindre kostbar end eksempelvis mikrobølgeopvarmningen.

Som ladninger egnet til opvarmning ved hjælp af varmeveksleren ifølge opfindelsen kan eksempelvis nævnes kemiske reaktioner til ultrarene materialer, termostatregulering af mikrobiologiske præparater, kogning· eller stegning af fødevarer (eksempelvis tilberedningen af madvarer i kasseroller eller pander forsynet med en tætlukket fototermisk varmeveksler).

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 er en perspektivisk delvis afbildning af en første udførelsesform for varmeveksleren ifølge opfindelsen, fig. 2a en forstørret afbildning af varmeveksleren på fig. 1 set fra oven, visende banen for en indfaldende lysstråle igennem varmevekslerens forreste parti, fig. 2b et længdesnit igennem varmeveksleren på fig. 1, ligeledes visende banen for den indfaldende lysstråle, fig. 2c et endnu mere forstørret længdesnit end på fig. 2b, visende banen for den genudsendte infrarøde varmestråling imod varmevekslerens forende, fig. 3a et længdesnit igennem en første ændret udførelsesform for-varmeveksleren ifølge opfindelsen, indlemmet i en solfanger af den flade type, fig. 3b en forstørret konstruktionsdetalje på fig. 3a, fig. 3c kurver for virkningsgraden af energiomdannelsen for solfangeren på fig. 3a og 3b, fig. 4 et længdesnit igennem en anden ændret udførelsesform for varmeveksleren ifølge opfindelsen, indbygget i et anlæg med dobbelt eksponering, fig. 5 et længdesnit igennem en tredje ændret udførelsesform for varmeveksleren ifølge opfindelsen, indbygget i et apparat til opvarmning af en ladning, fig. 6a en afbildning fra oven svarende til fig. 2a af en fjerde udførelsesform, fig. 6b en afbildning svarende til fig. 6a fra oven af en femte udførelsesform, fig. 6c et længdesnit svarende til fig. 2b igennem en sjette udførelsesform, fig. 7 en skematisk afbildning af et anlæg til udøvelse af en fremgangsmåde til fremstilling af varmeveksleren ifølge opfindelsen, fig. 8a en perspektivisk afbildning af en konstruktionsdetalje af en anden udøvelsesform, fig. 8b et længdesnit, visende et trin af fremgangsmåden til udøvelse af fremstillingen, fig. 9a en afbildning svarende til fig. 8a af en første ændret udførelsesform, fig. 9b en afbildning svarende til fig. 8b af den ændrede udførelsesform, fig. 10a et forstørret tværsnit igennem fig. 9b langs linien

Xa -Xa, fig. 10b et forstørret tværsnit igennem fig. 9b langs linien Xb -Xb, fig. 11 et længdesnit igennem en anden ændret udførelsesform, fig. 12 en perspektivisk afbildning igennem en tredje ændret udførelsesform, fig. 13 et længdesnit, visende en konventionel solfanger,! hvilken denne udførelsesform er indbygget, og fig. 14 et længdesnit igennem en fjerde ændret udførelsesform.

Den på fig. 1 delvis viste fototermiske varmeveksler omfatter en metallisk grundplade 1, som er beklædt med et lag 2 af et materiale med en stor absorptionsevne for indfaldende lysstråling, på hvilket lag der er fastgjort et tæt kompakt område af fibre 3t der strækker sig i det væsentlige over hele overfladen af pladen 1. Området 3 består af et antal gennemsigtige fibre 4 af væsentlig samme længde og med et i det væsentlige cirkulært tværsnit, som individuelt er fastgjort ved den ene ende i laget 2 og alle o-rienteret i det væsentlige vinkelret på pladen 1 og beliggende med i det væsentlige samme indbyrdes afstand.

Området af fibre 3 er som nærmere beskrevet nedenfor bestemt til at opfylde flere funktioner. Til disse formål skal området besidde to veldefinerede grupper af karakteristikker, af hvilken den ene vedrører fibermaterialet og den anden de geometriske dimensioner af fiberområdet.

Således skal hver især af fibrene 4 bestå af et materiale, der både er gennemsigtigt (d.v.s. ikke-absorberende) og ikke-spreden-de over for den indfaldende stråling og opakt (d.v.s. stærkt absorberende og udstrålende i alle retninger) over for den termiske infrarøde stråling (absorptionsevnen og altså emissiviteten for mellemliggende bølgelængder kan blive justeret ifølge varmevekslerens driftstemperatur).

Et sådant materiale skal f or^rinsvis ogs å besidde en ringe ter- misk ledningsevne og forblive kemisk og strukturelt stabilt ved varmevekslerens driftstemperatur og om muligt indtil varmevekslerens "nulstrømningstemperatur". Endelig skal.,materialet have sådanne mekaniske karakteristikker, at fibrene besidder en tilstrækkelig stivhed til ikke at bøje sig under deres egen vægt.

Som et særligt egnet fibermateriale kan der nævnes uorganiske stoffer, såsom glas, kvarts og eventuelt gips, eller organiske stoffer, såsom "Mylar"® eller polyesterfibre.

Ligeledes skal de geometriske dimensioner af fiberområdet til dettes opfyldelse af de ovennævnte funktioner opretholdes inden for følgende grænser: hver fiber i området skal have en længde på 1 - 10 cm og en diameter på 25 - 500 jam og en indbyrdes fiberafstand på 100 - 5000og fibertætheden (antal fibre per overfladeenhed af grundpladen) skal være 4 - 10.000 fibre per cm^.

Særlig fordelagtigt er et område bestående af fibre med længden 5 cm og diameteren 70 yum med en indbyrdes afstand svarende til en tæthed på 500 fibre per cm^ og en rumfangstæthed eller en fyldningsprocent (proportional med summen af fibertværsnittene divideret med grundpladens totale overfladeareal) på mindre end 2%.

Den beskrevne varmeveksler fungerer på følgende måde ved eksponering med indfaldende lysstråling:

Lysstrålingen, som rammer det absorberende lag 2 efter gennemgang af området 5 med gennemsigtige fibre, absorberes kontinuerligt af laget 2, så at grundpladen 1 opvarmes progressivt under virkning af absorptionen, indtil den når sin driftstemperatur (der hurtigt opnås på grund af den ringe termiske masse af fibrene 4).

Den herved opnåede varme kan da overføres til en ladning eller til et varmevekselfluidum som bestemt ved anvendelsesformålet.

Piberområdet 3 har til opgave at nedsætte de termiske tab ved varmevekslerens forende (som uundgåeligt følger med opvarmningen af den absorberende plade) så meget som muligt under samtidig tilvejebringelse af den bedst mulige gennemtrængning af den indfaldende lysstråling til den absorberende plade (minimering af de optiske tab ved gennemtrængningen). Disse forskellige resultater opnås takket være de multiple funktioner af fiberom- rådet 3, der samtidig virker som lysleder for den indfaldende stråling, som termisk grænse for den genudsendte termiske infrarøde stråling og som inhibitor for bevægelserne af konvektionsgasserne.

Nedenfor analyseres mere detaljeret disse forskellige funktioner samt den måde, på hvilken de øver indflydelse på de forskellige optiske og termiske tab.

Gennemtrængning af den indfaldende lysstråling ind til den absorberende plade medfører to typer optiske tab: tab som følge af tilstedeværelsen af fiberområdet (mulighed for retrodiffusion imod omgivelserne af en del af strålingen igennem fibrene) og tab som følge af ufuldstændig absorption af den absorberende plade „

Fig. 2a og 2b viser baneforløbet for et indfaldende strålebundt a igennem området 3 med gennemsigtige fibre 4. Når det indfaldende strålebundt a rammer fibrene 4 i et vist antal punkter b, underkastes det et antal refleksioner og refraktioner, idet det reflekteres i et antal sekundære strålebundter c, som alle når frem til den absorberende overflade 2 af varmevekslerens plade 1. Alle de reflekterede sekundære strålebundter c er nemlig nødvendigvis beliggende på kegleflader, hvis symmetriakse udgøres af fibrene, og som alle skærer det absorberende lag 2. Desuden når det parti af den indfaldende stråling, der er indfanget i det indre af de individuelle fibre (totalreflekaion), nødvendigvis frem til bunden af disse fibre. De individuelle fibre 4 samt mellemrummene i mellem disse virker altså som lysledere for den indfaldende stråling uanset dennes retning i forhold til pladen 1 ved at tvinge næsten hele denne stråling til at ramme den absorberende overflade 2 af varmevekslerens plade 1.

De eneste optiske tab, der kan opstå ved gennemgangen af fiberområdet, er tab som følge af absorptions- eller diffusionsprocesser i fibrene (absorption, hvis fibrene ikke er fuldstændig gennemsigtige, og diffusion, hvis de frembyder en ikke fuldstændig jævn glat overflade i optisk henseende, eller hvis de frembyder diffusionscentrer i deres indre). Det skal endnu bemærkes, at kun maksimalt halvdelen af den således absorberede eller spredte stråling virksomt forsvinder ud igen og således ytrer sig ved et reelt optisk tab (optisk tab ved retrodiffusion imod omgivelserne ), medens minimalt den anden halvdel af denne stråling klarer at nå frem til den absorberende plade. Desuden bemærkes, at disse optiske tab ved retrodiffusion forøges med indfaldsvinklen af den indfaldende lysstråling (strålingsvinklen i forhold til normalen til den absorberende plade), men de forbliver minimeret uanset indfaldsvinklen. Som eksempel har det vist sig, at man for et glasfiberområde med fem fibre per mm (område bestående af glasfibre med en højde på 5 cm og en diameter på 60 yum, fremstillet ved udtrækning af "glas E") opnår en transmissionsfaktor for den indfaldende lysstråling igennem dette område svarende henholdsvis til ca. 99% for en indfaldsvinkel på 0°, ca. 97% for en indfaldsvinkel på 45° og ca. 95% for en indfaldsvinkel på 60°.

Til de optiske tab ved gennemgangen af fiberområdet kommer de optiske tab som følge af en ufuldstændig, absorption af den absorberende plade. De sidstnævnte optiske tab afhænger i det væsentlige som velkendt af egenskaberne af lagmaterialet samt af overfladetilstanden af dette lag (ujævn eller fuldstændig glat).

Som eksempel har det vist sig, at man opnår en absorptionsfaktor på 95% med et absorberende lag bestående af en blanding bestående af klæbemidlet Scotch nr. 582 og kalkrøg. Under hensyn til de ovennævnte optiske tab kan man derved opnå en total optisk omdannelse sydels e .(produktet af transmissionsfaktoren igennem fiberområdet og absorptionsfaktoren af den absorberende plade) på 94%. Denne optiske omdannelsesvirkningsgrad er uafhængig af den temperatur, der kan opnås af varmeveksleren.

Opvarmningen af varmevekslerens absorberende plade ytrer sig ved kun to typer af varmetab imod varmevekslerens forende: tab som følge af infrarød varmestråling imod forenden og tab ved varmeledningen både langs med fibrene og i den stationære luft beliggende imellem fibrene. En af de væsentlige karakteristikker af varmeveksleren ifølge opfindelsen beror nemlig på, at tilstedeværelsen af fiberområdet forhindrer enhver dannelse af konvektionsluftstrømme imellem fibrene og således helt udelukker konvektionstab.

Den totale undertrykkelse af konvektionstab som følge af tilstedeværelsen af fiberområdet har kunnet vises eksperimentelt ved at udføre sammenlignende tabsmålinger dels under vakuum og dels i luft ved atmosfærisk tryk (ved påføring af temperaturer, der ikke overskrider den normale driftstemperatur af varmeveksleren, d.v.s. temperaturer på 80 - 300 °C). Den fundne differens imellem de to tilfælde er nemlig i det væsentlige lig med tabene ved varmeled-ning i luften (tab , hvis værdier er velkendt og til overmål citeret i litteraturen), hvilket klart viser, at konvektionstabene er nul.

Denne undertrykkelse af konvektionstabene forklares ved geometrien og dimensionerne af fiberområdet, der ytrer sig ved en betydelig grænseflade, der medfører væsentlige kapillarfriktionskoefficienter, som praktisk taget forhindrer al bevægelse af konvektionsluft under normale temperaturforhold.

Fiberområdet 3 virker over for den termiske infrarøde stråling, der kan gennemstråles fra grundpladen, som et mikroporøst termisk isolationsmateriale ifølge en mekanisme svarende til den for-glasuld gældende. Den genudstrålede infrarøde stråling kan nemlig kun i det væsentlige nå frem til det ydre af fiberområdet 3 ved en strålingsdiffusionsproces som vist på fig. 2c (hvor der af forenklings grunde kun er vist to fibre og kun nogle få varmestråle-bundter, der udsendes eller absorberes af disse to fibre). Den samlede sum af alle fibrenes sideflader (svarende til grænsefladen imellem fibre og gassen) er mange gange større end den tilsvarende overflade af grundpladen 1, og kun en forholdsvis lille del e af den termiske infrarøde stråling d udsendt af den absorberende overflade 2 (nemlig den del, der udsendes i det væsentlige parallelt med fibrene 4), udtræder direkte fra fiberområdet. Den termiske infrarøde stråling, der udsendes i skrå retning, bliver derimod absorberet af fibrene, og dette medfører en svagere indirekte genudstråling fra de tilsvarende fiberpartier.

Em del af denne . genudstråling ledes imod toppen af fiberområdet (angivet ved f på fig. 2c), en del imod bunden og en del igennem området. Som følge af denne mekanisme opnår fibrene således en termisk ligevægt, hvor fibrenes temperatur og den af disse udstrålede varmestråling formindskes fra bunden imod toppen. På statistisk basis er processen udstråling-absorption- genud.stråling af termisk infrarød stråling en spredningsproces. En sådan proces (der opstår imellem fibre med en termisk gradient) har den fordel, at den udspreder mindre strålingsenergi til varmevekslerens omgivelser end en direkte (ikke-spredende) strålingsvarmeveksling ud fra den absorberende overflade.

Fiberområdets funktion som varmespærring over for den fra grundpladen genudstrålede termiske infrarøde stråling har kunnet bestemmes eksperimentelt ved sammenligning af varmetab i forbindelse med henholdsvis en grundplade forsynet med et fiberområde og en grundplade uden fiberområde. Herved har det vist sig, at reduktionen i strålingstab er af samme størrelsesorden som den, der opnås med de konventionelle celleopbygninger. Fiberområdet frembyder dog den store fordel i forhold til celleopbygningerne, at den for samme nedsættelse af strålingstabene kræver en ca. 10 gange mindre materialemængde (glas'eller formstof), hvilket ikke blot medfører en meget mindre vægt og fremstillingspris, men også en væsentlig nedsat termisk inerti.

Varmeledningstabene langs med fibrene kan minimeres ved for en fastlagt fiberafstand og en fastlagt grænseflade fiber/luft at vælge tilstrækkeligt lange og tynde fibre. Fortrinsvis vælges desuden til fibrene et materiale med en tilstrækkelig lille varme ledning s evne (glas er fordelagtigt i forhold til krystallinske materialer).

Når varmeveksleren ifølge opfindelsen udsættes for sollys, udvikler den imellem bunden og toppen af fibrene (såvel angående selve fibrene som luften imellem fibrene og den imellem disse udstrålede varmestråling) en tilnærmelsesvis lineær homogen intern temperaturgradient ^T, som definerer en markant varmeledningsevne, der kan sammenlignes med varmeledningsevnen for de konventionelle mikroporøse termiske isolationsmaterialer (såsom glasuld, kork o.s.v.).

Denne markante varmeledningsevne repræsenterer summen af forløbene af de termiske tab ved stråling, ved ledning i gassen og ved ledning i fibrene. Den termiske isolation er altså så meget desto bedre, som fibrene er lange.

Da de totale termiske tab er små, kan varmeveksleren ifølge opfindelsen med fordel anvendes i en konventionel flad solfanger, som er forsynet med en enkelt dækrude og simpelt opfyldt med luft (hvor dækruden samtidig tjener som beskyttelse mod støv, fiberbrist o.s.v.). For yderligere at nedsætte tabene ved varmeledning i gassen kan man i øvrigt i den flade solfanger erstatte luften med en anden gasart, såsom CC>2 eller freon. Varmeveksleren ifølge opfindelsen kan også integreres i ikke-flade solfangere, eksempelvis i rørform, som anvendes i forbindelse med solkoncentreringsorganer (spejle, Eresnel-linser). Varmeveksleren ifølge opfindelsen kan også integreres i bunden og/eller sidevæggene af en tætlukket beholder bestemt til at fungere eksempelvis som kemisk reaktor, en termostatstyret beholder eller endog en kasserolle til opvarmning af madvarer, hvor forsiden af den tætlukkede beholder i øvrigt består af en gennemsigtig plade.

Fig. 3-5 viser nogle af de ovennævnte anvendelsesområder. Fig.

3a og 3b viser således varmeveksleren ifølge opfindelsen integreret i en konventionel solfanger af den flade type, omfattende en metalgrundplade 1 anbragt i det indre af en beholder, hvis forside består af et gennemsigtigt rudefag 6. På bagsiden af grundpiaden 1 er der påsvejset et antal varmevekslerkanaler 7 bestemt til transport af et varmevekslende fluidum 8, såsom vand, en olieart eller en gasart. Grundpladen 1 er -varmeisoleret fra solfangerens bagpla-de 9 på kendt måde ved hjælp af et isolationsmateriale 10, såsom glasuld eller stenuld, i hvilken der parallelt med pladen 1 kan være indsat metalfolier 11 bestemt til at virke som skærm over for den imod solfangerens bagside genudstrålede varmestråling. Forsiden af grundpladen 1 er beklædt med et absorberende lag, der selv er beklædt med et klæbende lag 12, i hvilket der er indsat et tæt område af fibre 14 (fig. 3b viser detaljeret den måde, på hvilken de individuelle fibre 14 klæber til laget 12). Klæbelaget 12 kan eksempelvis bestå af et naturligt klæbende materiale eller et varmeklæbende materiale. Hensigtsmæssigt kan der anvendes glasfibre indsat i et tyndt lag af indstøbt glas. En sådan opbygning er fordelagtig ved at bevare sin termiske stabilitet indtil temperaturer på omkring 300 °C, og iøvrigt har glasfibre ikke blot en meget lille varmeledningsevne, men de besidder også i høj grad alle de påkrævede optiske egenskaber.

Mellemrummet 13 imellem fiberområdet 14 og det forreste rudefag 6 er hensigtsmæssigt udfyldt med en gasart, såsom luft CO2 eller freon. Mellemrummet 15 med gas nedsætter varmevekslerens termiske tab endnu mere, og det er i øvrigt væsentligt, at hele fiberområdet forbliver tørt, idet fremkomsten af et fordampnings- og fortætningskredsløb i det indre af fiberområdet eventuelt kan optræde som en termisk kortslutning. I tilfælde af en ikke tætlukket varmeveksler i berøring med atmosfæren anvendt i en skrå eller lodret stilling er det herved muligt at tilvejebringe en indvendig kanal til opsamling af afledning af de vanddråber, der kan kondenseres på den køligste indvendige del af varmeveksleren, nemlig rudefaget 6. Herved undgås, at fiberområdet kan blive befugtet.

For at nedsætte strålingstabene bedst muligt kan man i øvrigt på kendt måde overtrække indersiden af det gennemsigtige forreste ru-defag 6 med et gennemsigtigt lag 16 af et materiale såsom indium-oxid, 1^0^, med et tilskud af tinoxid SnC^, hvilket reflekterer den tilbageværende termiske infrarøde stråling, der udstråler fra bunden af fibrene 14. Tilføjelsen af det ekstra lag 16 har dog den ulempe, at den medfører en forøgelse af tabene ved refleksion af den indfaldende stråling. Det kan derfor i visse tilfælde være fordelagtigt at overtrække den gennemsigtige plade 6 med antire-fleksbelægninger.

Fig. 3C viser forskellige kurver (A - D) for variationen af totalomsætningsvirkningsgraden p som funktion af forholdet imellem temperaturforøgelsen ΔΤ af grundpladen og solstrålingens intensitet for varmevekslere af forskellig type. Kurverne A og b refererer til solfangerne på henholdsvis fig. 3a og 3b, forsynet med en varmeveksler ifølge opfindelsen med glasfibre med en højde på henholdsvis 3 cm (kurven A) og 5 cm (kurven B). Det ses, at en sådan varmeveksler kan opnå en driftstemperatur på 100 - 200 °C (temperaturen kan nå op til 300 °C ved "nulstrømning"). Kurverne C og D refererer til en konventionel varmeveksler af den flade type, forsynet med henholdsvis en enkelt dækrude (kurven C) og to dækruder (kurven D). Det ses, at solfangeren forsynet med en varmeveksler ifølge opfindelsen har en væsentlig større totalomsætningsvirkningsgrad p end de konventionelle solfangere.

Fig. 4 viser en ændret udførelsesform for varmeveksleren ifølge opfindelsen, hvor såvel forfladen som bagfladen anvendes som absorberende overflader, og hvor varmeveksleren indbygges i et anlæg med dobbelt eksponering. Varmeveksleren 80 på fig. 4 omfatter en grundplade 81, hvis to overflader begge er overtrukket med et absorberende lag 82 med et indlejret fiberområde 83 analogt med de tidligere omtalte fiberområder. I grundpladen 81 er der desuden udsparet et antal kanaler 84 til transport af et varmevekslende fluidum. Varmeveksleren 80 er monteret i det indre af en reflek- tor 85, som i det væsentlige omfatter en sfærisk reflektor 86 forlænget med en plan reflektor 87. Reflektoren 85 er fortil lukket af en gennemsigtig dækrude 88, som er bestemt til at lade den indfaldende solstråling a passere. Reflektoren 85 kar til opgave at lede solstrålingen direkte eller diffust imod bagfladen af varmeveksleren, hvis forflade ligeledes er udsat for strålingen (vist skematisk på fig. 4). Den herved tilvejebragte dobbelte eksponering er fordelagtig ved at forøge anlæggets samlede virkningsgrad og overflødiggøre den konventionelle påkrævede isolering af bagfladen.

Fig. 5 viser en anden ændret udførelsesform for varmeveksleren ifølge opfindelsen, indbygget i en beholder med dobbelt- væg (med luft) bestemt til opvarmning af en ladning. Den dobbeltvæggede beholder 90 på fig. 5 består dels af en metallisk indervæg 91, hvis yderflade er overtrukket med et absorberende lag 92, i hvilket der er indlejret et fiberområde 93, og dels af en gennemsigtig ydervæg 94. I nærheden af beholderen 90 er der anbragt en reflektor 95 (der simpelt hen kan bestå af to passende orienterede plane spejle 96), som er bestemt til at lede den indfaldende solstråling a hen på væggene af beholderen 90 med en ladning 98. Ladningen 98 opvarmes under påvirkning af den direkte og den reflekterede solstråling progressivt indtil den ønskede temperatur (eksempelvi; 300 °C). Den opnåede temperatur kan opretholdes i et forholdsvis langt tidsrum efter ophøret af den indfaldende solstråling som følge af den gode termiske isolation af beholderen, så at en sådan beholder også kan anvendes med fordel til at tilvejebringe en midlertidig varmeakkumulering før senere brug.

I de hidtil beskrevne udførelsesformer for varmeveksleren ifølge opfindelsen er det nævnt, at fibrene i fiberområdet har et i det væsentlige cirkulært tværsnit. Dette er imidlertid ikke obligator:.sk, og fibertværsnittet kan også have en anden form, eksempelvis elliptisk eller affladet, uden at et fiberområde af denne art mister sine antistrålingsmæssige og antistrømningsmæssige egenskaber.

Fig. 6a viser således (set fra oven) et sådant område, bestående af fibre 89 med aflangt tværsnit, anbragt indbyrdes ækvidistante og fordelt på i det væsentlige tilfældig måde. Et sådant område skal for at opfylde sine funktioner af antistrålingsmæssig og antistrømningsmæssig art have dimensioner inden for følgende områder? en fiberhøjde på 1 - 10 cm, en tværsnitslangside på 25 - 5000 «m og en tværsnitskortside på 25 - 500/jm samt en indbyrdes fiberafstand på 100 - 5000/m. Anvendelsen af en affladet fiberform har den væsentlige fordel at give fibrene en større stivhed.

Fibrene i området kan også være hule i stedet for massive. En sådan anvendelsesform er vist på fig. 6b (set fra oven) , hvor et område med hule fibre 90 er fordelt i det væsentlige tilfældigt og beliggende indbyrdes ækvidistante. Et sådant område skal for at opfylde sine antistrålingsmæssige og antistrømningsmæssige funktioner have dimensioner inden for følgende områder: en fiberhøjde på 1 -10 cm, en yderdiameter på 25 - 5000 yum, en vægtykkelse på 10 - 500 /Jim og en indbyrdes fiberafstand på 100 - 10 000 /jm. Denne anordning har den store fordel, at man kan anvende fibre med væsentligt større tværsnit, hvilket ligeledes ytrer sig ved en større stivhed af fibrene. Dette er især vigtigt, såfremt der anvendes fiber af et formstof, såsom polycarbonat, epoxyharpiks o.s.v..

Det er også hidtil nævnt, at fibrene er indlejret vinkelret på grundpladen 1. Denne disposition er imidlertid ikke obligatorisk, og til visse anvendelsesformål, især til solfangere bestemt til anvendelse på lodrette (eller endog vandrette) bygningsoverflader, er det undertiden fordelagtigt at anvende et område med fibre, der har en sådan hældning i forhold til grundpladens normal, at området tilnærmelsesvis befinder sig i solstrålingens indfaldsplan (fig. 6c). Det væsentlige for varmeveksleren ifølge opfindelsen er, at fibrene i det væsentlige forbliver indbyrdes parallelle, hvad enten de er indlejret vinkelret eller skråt i forhold til grundpladen, og at spredningen i forhold til middelretningen af fibrene hensigtsmæssigt skal være under 5° (fortrinsvis under 2°).

Fiberområdet kan være fordelt på grundpladen på tilfældig måde (som vist på fig. 6a og 6b) eller tværtimod på regelmæssig måde (som vist på fig. l). Det sidstnævnte tilfælde kan være fordelagtigt for en solfanger, hvor man da orienterer fiberrækkerne således, at den direkte solstråling kun underkastes et minimum af refleksioner ved middelsolstillingen under brugstiden. Dette muliggør at anvende fibre, hvis optiske egenskaber ikke er fuldstændigt optimale.

Grundpladen 1 kan også, i stedet for at bestå af et metal (eksempelvis jern, aluminium eller kobber), bestå af et andet materiale såsom glas, et keramisk materiale eller et formstof.

Påfæstningen af fiberområdet på grundpladen overtrukket med sit absorberende lag kan tilvejebringes ifølge forskellige konventionelle fremgangsmåder: implantering ad mekanisk vej eller elektrostatisk påhæftning, en direkte udtrækning af flere fibre ud fra en passende varmevekslerplade, vævning, strikning eller tufting (d.v.s. indsætning af ekstra fibre i en vævet vare) analoge med de til fremstilling af fløjl eller tæpper anvendte fremgangsmåder, en påsætning svarende til fremgangsmåder inden for børstenbinderi, en vækst af fine krystaller i form af lange nåle (eksempelvis gips)., ekstrudering af fibre igennem huller udformet i selve varmevekslerens overflade o. s. v..

Fig. 7-14 viser forskellige udførelsesformer for varmeveksleren ifølge opfindelsen (vist alene eller integreret i en solfanger o.s.vO, som er tilvejebragt ifølge nogle af de ovennævnte kendte fremgangsmåder .

En implantering ad mekanisk eller elektrostatisk vej kræver tilstedeværelsen på den absorberende plade af et klæbende lag bestemt til at tilbageholde fibrene. Til dette formål kan grundpladen enten forsynes med et dobbelt overtræk (fig. 3a og 3b), omfattende et første, absorberende lag efterfulgt af et andet, klæbende lag (eller <κ·: sat)^eller med et enkelt overtræk med kombinerede absorptions- og klæbende egenskaber. Til dette formål kan der eksempelvis anvendes naturligt absorberende klæbemidler, såsom sort lim eller sort 1oddeglas, eller klæbemidler, som er gjort klæbende ved tilføjelse af stoffer som kønrøg, overgangselementer, selen o.s.v..

Som mulige klæbende materialer kan der anvendes naturligt klæbende materialer, der polymeriserer i luft, formidler påvirkningen af en katalysator eller tilføjelsen af en anden komposant,. eller epoxyharpikser, især et klæbebånd handelsført under navnet "Scotch 582". For at fastgøre glasfiber anvendes der fortrinsvis som klæbemateriale et indstøbningsglas eller en emalje med en passende smeltetemperatur.

En implantering ad mekanisk vej består i det væsentlige i at ned-stikke fibrene i det klæbende lag ved et passende mekanisk middel, om fornødent under anvendelse af et gitter med fine masker eller en passende separator til at opretholde den ønskede afstand imellem fibrene under deres implantering.

Elektrostatisk påhæftning eller flokkulering er en .velkendt industriel fremgangsmåde, der er kendetegnet ved en udstødning af fibrene orienteret i retning mod en skive, på hvilken de indlejres. Orienteringen af fibrene skyldes de elektrostatiske kræfter som følge af dannelsen af et kraftigt elektrisk gennemstrømningsfelt. De individuelle fibre orienteres under deres baneforløb til skiven parallelt med kraftlinierne, hvorved det er muligt at styre deres vinkelmæssige stilling ved deres ankomst til skiven ved eksempelvis at regulere skivens forskydningshastighed foran strømmen af flokkulerede. fibre.

Fig. 7 er en skematisk afbildning af et anlæg til fremstilling ved elektrostatisk flokkulering af strukturer ifølge opfindelsen med en stor fremstillingshastighed (flere m/min). En fremføringsanordning omfatter et antal tværgående understøtningsvalser 18 anbragt således, at et metalbånd 19 overtrukket med et sværtet lag 20 fremføres langs følgende organer: først forbi et forstøvningsorgan 21 bestående af en beholder 22 fyldt med en vandig selvklæbende opløsning af pulveriseret indstøbningsglas og forsynet med et pneumatisk eller elektrostatisk forstøvningsorgan 23. Forstøvningsorganet 22 har til opgave at påføre en hinde 24 af den nævnte opløsning på den sværtede overflade af båndet 19. (I en ændret udførelsesform kan indstøbningsglasset i sig selv være sværtet)„ Det således over-trukne bånd 19 føres derefter igennem en første ovn 25, der er indrettet til en successiv tørring, opvarmning og sammenklumpning al glaspulveret på båndet 19? før dette når frem til en elektrostatisk flokkuleringsanordhing 26 anbragt i dét indre af en anden ovn 27t

Flokkuleringsanordningen 26 omfatter et metalgitter 28, ved hvis øverste rand der udmunder et tilgangsrør 31 for glasfibret (tilgangen af fibre kan ske pneumatisk som vist på tegningen ved pilen 51a)«, Under gitteret 28 er der anbragt en tragt 32, der forsynes med trykluft (angivet skematisk på tegningen ved pilen 32a). Tilførselen af trykluft har til formål at danne et fluidiseret fiberlag oven over gitteret. Gitteret 28 er desuden forbundet med en metalplade 29, der strækker sig i det væsentlige langs hele længden af ovnen 27 parallelt med den sværtede plade 19= Pladen 29 og risten 28 er elektrisk forbundne med en højspændingskilde 30, medens den sværtede plade 19 er jordforbundet over valserne 18, så at der imellem op- j bygningen gitter 28/plade 29 og pladen 19 dannes et kraftigt elektrostatisk felt i det væsentlige vinkelret på pladen 19.

Under virkning af det elektrostatiske felt og ved en ringe fremføringshastighed af båndet 19 vil individuelle fibre implanteres i hinden 24, der opretholdes i plastisk tilstand, vinkelret på denne.

Den anden ovn 27 er indrettet således, at den i sit forreste parti beliggende ved siden af flokkuleringsanordningen 26 har en tilstrækkelig høj temperatur til at opretholde indstøbningsglashinden 24 i plastisk tilstand under flokkuleringsoperationen, og at den i sit andet parti beliggende ved udgangen har en gradvis aftagende temperatur, som bevirker en størkning af indstøbningsglasset med fibrene. Det med et tæt område af fibre overtrukne bånd 19 fremføres således igennem ovnen 27 indtil dennes udgang, medens hinden 24 langsomt størkner og afkøles.

Fig. 8-11 viser fremstillingen af et fiberområde implanteret på en grundplade ved en direkte udtrækningsproces fra grundpladen. Udtrækningsprocessen består i en samtidig udtrækning af en stort antal fibre fra et lag af et termoplastisk eller kemisk blødgørligt materiale (blødt glas, organisk materiale o.s.v.), som dækker grundpladen. En sådan fremgangsmåde har den fordel at tilvejebringe nøjagtigt parallelle fibre, selv om disse er lange og tæt indspændt.

For at fremstille et område med grundpunkter som udgangspunkt for de fibre, der skal udtrækkes, anvendes der en grundplade forsynet med et passende område af fine protuberanser (eksempelvis med pyramideform eller prismeform). En sådan grundplade kan let fremstilles ved en kendt teknik, eksempelvis ved prægning. Denne grundplade overtrækkes derefter med et tyndt sort lag, d.v.s. et lag, der absorberer stråling (kemisk sværtning o.s.v.), som forbliver uændret under de efterfølgende fremstillingstrin. På den således sværtede grundplade aflejres derefter et andet tykkere lag af et gennemsigtigt (og ikke-spredende i forhold til den indfaldende stråling) materiale, som er termisk eller kemisk blødgørligt (loddeglas, et klæbende eller termoplastisk stof). Denne aflejring foretages således, at det blødgørlige lag slutter til profilet af overfladen, så at der frembydes et antal fremspringende punkter bestemt til at virke scm udgangspunkt for dannelsen af fibre - Derefter presses (eller valses) en ekstra plade (eller cylinder) med passende di- mensioner, eventuelt opvarmet, imod den således overtrukne grundplade, så at hvert af de fremspringende punkter i det blødgørlige lag klæber til den ekstra plade.. Yed at fjerne (eller dreje) den ekstra plade (eller cylinder) fra grundpladen med en passende hastighed opnås derved et område af fine fibre, som derefter kan løsnes fra den ekstra plade ved at adskille dennes overflade fra grundpladen.

Fig. 8a og 8b viser en udførelsesform for denne fremgangsmåde, hvor der anvendes en grundplade 35 forsynet med et område af pyramideformede protuberanser 36 (vist perspektivisk på fig. 8a). Fig. 8b viser udtrækningen af fibrene ved begyndelse af borttagningsbe-vægelsen (angivet ved pilen 40) af den ekstra plade 39, som tidligere har ligget an imod grundpladen 35, der successivt er blevet over-trukket med et første tyndt absorberende lag 37 og et andet tykt lag af et gennemsigtigt og blødgørligt materiale 38· Fig. 8b viser tydeligt fibre 41 under dannelse ud for de pyramideformede protuberanser 36 (henvisningsnummeret 42 angiver afrivningspunktet for fibrene ved afslutningen af udtrækningen). Ved et passende valg ?.f temperaturerne af grundpladen og af den ekstra plade er det muligt at opnå fibre med et tilnærmelsesvis styret tykkelsesprofil. Eksempelvis kan grundpladen 35 være en kobberplade og det absorberende lag 37 et lag kobberoxid, det blødgørlige lag 38 et lag ind-støbningsglas og den ekstra plade 39 en glasplade.

Fig. 9 og 10 viser en første ændret udførelsesform for udtræknings-processen, hvor der anvendes en grundplade 45 med et område af prismeformede protuberanser 46 (vist perspektivisk på fig. 9a)·

Fig. 9b viser udtrækningsprocessen ved begyndelsen af borttagnings-bevægelsen af den ekstra plade 39 (fig. 9b er et snit langs aksen af overkanterne af de prismeformede protuberanser). Under hensyn til formen af protuberanserne 46 har de udtrukne partier 47 snarere form af fine lameller, hvis øverste ende (efter adskillelsen af de to plader) kan frembyde tilnærmelsesvis samme tværsnitsprofil som en normal fiber. Tværsnittene vist på fig. 10a og 10b viser tværsnit igennem lamellerne 47 i to forskellige højder.

Til anvendelse i en flad solfanger anbringes den med lameller forsynede varmeveksler hensigtsmæssigt således, at lamellerne tilnærmelsesvis peger imod sydpunktet af himlens ækvator, og at de Hskar- pe" sider af lamellerne i øvrigt er beliggende i det væsentlige i retningen øst-vest. En sådan anbringelse tilvejebringer den bedste ledning af den indfaldende solstråling til det absorberende lag.

Fig. 11 viser en anden ændret udførelsesform, hvor der anvendes en gennemsigtig ekstra plade 49, som forbliver bundet til enderne af fibre 50 efter disses udtrækning fra en grundplade 51 (på hvis bagside der eksempelvis ved svejsning er fastgjort varmevekslerrør 52). Som vist på fig. 11 udgør den resulterende "sandwich" allerede (efter en termisk isolation 53 af bagvæggen og af sidevæggene 54) en helt ydedygtig flad solfanger. Den væsentligste fordel ved denne udførelsesform ligger i dens store modstandsdygtighed over for mekaniske stød (vandalisme, hagl o.s.v.). Den ekstra plade 49 understøttes nemlig på næsten optimal måde af fibrene 50 og er derfor effektivt beskyttet imod brud, hvilket især er af betydning, når pladen 49 består af glas.

I en ændret udførelsesform kan pladerne 49 og 51 samt rørene 52 være fremstillet af et bøjeligt formstof. I så fald er det muligt at fremstille en solfanger, der er fleksibel, især i tværretningen af rørene 52. På denne måde kan der fremstilles bånd med solfangere, der kan fremstilles og transporteres i rulleform. Denne ændrede udførelsesform muliggør især en hurtig opstilling af store solfangeroverflader. Denne udførelsesform for varmeveksleren ifølge opfindelsen er også velegnet til anvendelse ved ikke-solar isk stråleopvarmning. Overfladen 51, fibrene 50 og den gennemsigtige plade 49 danner væggen (eller bunden) af en kemisk reaktor, en termostatstyret beholder eller en kasserolle. Ladningen opvarmes ved varme-ledning igennem pladen 51.

Fig. 12 og 13 viser en varmeveksler ifølge opfindelsen tilvejebragt ved vævning eller tufting). Det er kendt, at vævefremgangsmåder som anvendt til fremstilling af fløjlsvarer muliggør en systematisk afklipning af en del af skudtråden (eller eventuelt af kædetråden). For de fleste fibres vedkommende bøjes de overklippede dele tilbage opefter, så at det er muligt at opnå en vævet struktur, som tilfredsstiller kravene til varmeveksleren ifølge opfindelsen. Tuftihgsfremgangsmåden, der ligeledes er velkendt, muliggør en fremstilling af områder med længere fibre end de ved vævning opnåelige fibre.

Den ideale tekstilstruktur til varmeveksleren ifølge opfindelsen skal bestå af sorte kædetråde (d.v.s. absorberende den indfaldende stråling og modstandsdygtig over for varme) og gennemsigtige skudtråde (eller tråde indført ved tufting), som er ikke-spredende og ligeledes modstandsdygtige over for varme. De resulterende tekstilstrukturer er i almindelighed ikke vandtætte og é.r derfor særlig velegnede til anvendelse i solfangere, der anvender en gasart som varmevekslermiddel.

Fig. 12 viser en sådan tekstilstruktur, bestående af en sort kæde 57, ikke-klippede skudtråde 58, der fortrinsvis også er sorte, og klippede skudtråde 59, der er gennemsigtige og bøjet tilbage opefter (henvisningstallene 60 og 6l viser henholdsvis retningen af den indfaldende stråling og retningen af gasstrømmen i forhold til tekstilstrukturen).

Fig. 13 viser en solfanger, som eksempelvis er udstyret med to tekstilstrukturer 63 og 64, der fungerer som luftvarmevekslere,

Denne solfanger omfatter en (imod syd) hældende beholder 65, hvis forside består af en gennemsigtig plade 66, og hvis indvendige bagvæg og sidevægge på sædvanlig måde er forsynet med et porøst termisk isolationsmateriale 67 (glasuld eller stenuld, uld af organiske fibre, kork o.s.v.). Det termiske isolationsmateriale 67 er hensigtsmæssigt overtrukket indvendigt med en metalfolie 68 med ringe emissivitet (eksempelvis nikkel, aluminium o.s.v.).

De to tekstilstrukturer 63 og 64 er anbragt over hinanden i det indre af beholderen 65 imellem den gennemsigtige forplade 66 og metalfolien 68, så at de absorberer næsten hele den indfaldende stråling. Endelig er beholderen 65 forsynet med dels en indløbs·» åbning 69 for kold luft, udsparet i den nederste sidevæg ved dækpladen 66, og dels en udløbsåbning 70 for varm luft, udsparet i den øverste sidevæg bag ved de to tekstilstrukturer 63 og 64»

En sådan solfanger virker på enkel måde: kold luft trænger ind i. solfangeren igennem indløbsåbningen 69, blæses derefter igennem tekstilstrukturerne 63 og 64, i hvilke den opvarmes, og forlader endelig solfangeren igennem udløbsåbningen 70 (luftstrømmen antydet skematisk ved pilene 71).

I en sådan opstilling er det absolut nødvendigt, at materialet af tekstilstruktureme har en høj termisk emissivitet for alle in frarøde bølgelængder. Det er tilstrækkeligt, at både de lodrette fibre (skudtrådene) og fibrene i plan med de vævede strukturer (kædetråde og ikke-klippede skudtråde) har identiske absorptionsbånd og spektraloverføringsbånd inden for bølgelængdeområdet for de termiske infrarøde stråler.

Under drift virker luftmellemrummet imellem metalfolien 68 og tekstilstrukturerne 63 og 64 kun som et sort hulrum ved varmevekslerens temperatur for de infrarøde bølgelængdebånd, som kan absorberes af tekstilmaterialet i varmeveksleren. For alle andre termiske infrarøde bølgelængdebånd nærmer strålingstemperaturen i det indre af solfangeren sig den (lavere) temperatur af dækpladen 66, såfremt denne er opak i det termiske infrarøde område.

Det er også muligt at fremstille solfangere med en strikvare. I dette tilfælde imprægneres grundvævet (før afklipningen af de som fiber bestemte strikketråde) med et materiale, såsom et sværtet varmehærdeligt formstof. Denne fremgangsmåde muliggør at fæste fiberstrukturen direkte på en grundplade, der rummer kanaler til et varmevekslerfluidum. Formstoffet tilvejebringer samtidig en bedre stabilitet og indbyrdes parallelitet af fibrene og virker desuden som absorberende lag.

Fig. 14 viser en fototermisk varmeveksler ifølge opfindelsen, tilvejebragt ved fremgangsmåder svarende til de i børsteindustrien anvendte. Strukturen af børsterne er kendetegnet ved fastgørelsen af fiberknipper på en fast understøtning enten mekanisk (indklem-ning af fibrene i et område med huller og spalter) eller ved hjælp af et klæbemiddel. Børstestrukturerne er fordelagtige på grund af den simple mekaniske fastgørelsesproces, kombineret med et praktisk taget ubegrænset valg, hvad angår såvel fibermaterialet som fibergeometrien (modsat teknikkerne ved vævning og flokkulering). Det bliver i så fald muligt eksempelvis at anvende længere fibre end fibre anvendelige ved flokkulering, hvilket medfører en yderligere forbedret termisk isolation af varmeveksleren.

Strukturen af den på fig. 14 viste solfanger har en cylinderformet geometri svarende til formen af de cylinder-parabolske koncentra-torer eller af stationære koncentratorer udstyret med en (cylinderformet) varmeveksler, der følger bevægelsen af solcentret. Et antal fiberknipper 74 er ved deres bund radialt indklemt imellem et antal metalringe eller skruer 75 , der i rækkefølge er indskruet på et varmevekslerrør 76 og fastholdes indklemt imod hinanden eksempelvis ved en trykfjeder 77. De individuelle fibre af fiberknipperne 74 med en længde på flere centimeter er fortrinsvis fremstillet af et ildfast materiale, såsom kvarts eller glas. Overfladen af skiverne 75 (fortrinsvis V-formet) er sværtet på passende måde (eksempelvis ved oxidering), så den kan absorbere den størst mulige andel .af den på varmeveksleren fokuserede solstråling. I røret 76 cirkulerer der et passende varmevekslerfluidum 78 (eksempelvis trykvand, flydende polyphenyl eller en gasart såsom CO^).

Denne solfangerstruktur kan hensigtsmæssigt anbringes i det indre af et ikke vist koaksialt beliggende glasrør, der sædvanligvis ikke behøver at stå under vakuum.

En sådan børsteformet varmeveksler har den fordel, at fibrene kar-være forholdsvis lange og derved egnet til at yde en meget effektiv termisk isolation. Desuden består såvel fibrene som den absorberende overflade af oxider, der har en fremragende langtidsstabilitet i omgivelser med (oxiderende) varm luft. En sådan varmeveksler er altså særlig egnet til at tåle kraftig bestråling med deraf følgende meget høje driftstemperaturer uden at forringes.

Den fototermiske varmeveksler ifølge opfindelsen frembyder flere fordele. Som følge af den manglende konvektion har den først og fremmest en større virkningsgrad, især for betydelige temperaturdifferenser imellem varmeveksleren og omgivelserne, hvilken virkningsgrad kan sammenlignes med virkningsgraden af de kendte fo-totermiske varmevekslere under vakuum. I sammenligning med de selektive spektralbånds absorberende lag i kendte fototermiske varmevekslere har den desuden et meget gunstigt forhold mellem y-delse og fremstillingspris og kan fremstilles i seriefabrikation på økonomisk måde. Endelig har den en højere absorptionskoefficicot for solstrålingen end den, der kan opnås med de kendte selektive spektralbånds absorberende lag.

Claims (5)

1. Fototermisk varmeveksler, omfattende en grundplade (l) med et strålingsabsorberende lag (2) med et antal parallelt udragende fibre (4), som er gennemtrængelige for den indfaldende lysstråling og i det mindste uigennemtrængelig for den af det strålingsabsorberende lag genudsendte infrarøde varmestråling, kendetegnet ved, at fibrene (4) er fastgjort til og strækker sig i det væsentlige retliniet ud fra overfladen af det strålingsabsorberende lag (2) i en længde på ca. 1-10 cm og i det væsentlige ækvidistante til dannelse af et område (3) af parallelt forløbende, af kanalagtige mellemrum adskilte enkeltfibre.

2. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fibrenes tværsnitsprofil er i det væsentlige cirkulært med en diameter på 25-500 μιη, og at middelafstanden imellem fibrene er 100-5000 jam til dannelse af en fibertæthed på den strålings- p absorberende lagoverflade af størrelsesordenen 500 fibre/cm .

3. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fibrene består af glas eller af et formstof.

4. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fibrene er implanteret i den absorberende overflade ad mekanisk vej eller ad elektrostatisk vej.

5. Varmeveksler ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fibrene er tilvejebragt på den strålingsabsorberende overflade ved udtrækning i blødgjort stand.