摘要：现有油罐用太阳热反射涂料颜色单调,作用机理单一。针对太阳光照下,油罐表面受热特点,围绕油罐降温,减少油品损耗这一目的,对相关新型材料如导电聚合物、高反射颜料、复合功能填料以及相变材料的研究进展进行了综述。

    关键词：太阳热反射涂料,隔热,地面油罐

    露天环境下,地面油罐由于阳光曝晒,持续积累能量,导致其表面和内部温度快速升高,出现“日照超温”现象,其中大部分热量集中于油界面表层,加快了油品的蒸发,造成“呼吸”损耗。有资料表明[1],对于饱和蒸气压较小的柴油,一个5000m3的罐,夏天“小呼吸”日损耗20kg以上,进满一罐油的“大呼吸”损耗约100kg以上。对储存煤油或其他饱和蒸气压介于汽、柴油之间的油品的拱顶罐,“大、小呼吸”损耗更为严重。为降低油品的蒸发损耗,降低油罐内部温度成为关键。目前,对于轻质油罐主要采用喷淋水降温,这不仅需要外供动力,浪费水、电等宝贵资源,而且还很难获得最佳冷却效果,成为地面油罐应用中亟需解决的问题。

    20世纪70年代,国外提出并开始研究一种以反射太阳光中近红外线为主的太阳热反射涂料,有资料表明[2],在环境温度为25~36℃的范围内,使用该种涂料可使罐内温度较涂银粉漆时降低12~18℃,较未涂罐的罐内温度降低17~22℃;在环境温度为31~35℃范围内,使用隔热涂料可使罐内90#汽油的挥发压力降低3~6kPa;内部温度较涂银粉漆降低5~8℃。与传统降温方法相比,太阳热反射涂料不需消耗能量就能有效降低油罐温度,从源头上阻止热量向物体内部的传递,进而达到节能降温的目的,在军事和民用方面都具有巨大的应用前景。

    1太阳热反射涂料简介

    1·1太阳光照下油罐表面受热分析

    太阳辐射的波长范围很广,但绝大部分能量集中在0·14~4μm波段,该波段占太阳辐射总能量的99%,其中可见光区(波长0·4~0·76μm)占50%,红外线区(波长≥0·76μm)占45%。

    通过无加热、取热设施的油罐表面涂层受太阳辐射的能量收支平衡关系图(图略)可知:提高涂层表面的辐射能力,可增加辐射散热量,有利于降低t表。但由于表面还存在对流散热及t表不是很高,提高涂层辐射对降低t表的作用远不如提高R(涂层表面的反射率)。再就是增加涂层热惯量,减少涂层受热后t表的变化幅度,也有利于降低油罐的温度。

    1·2太阳热反射涂料隔热原理

    太阳热反射涂料原理就是通过涂料中的颜填料粒子将太阳投射辐射中的近红外波段(0·72~2·5μm)(主要热量来源反射并将吸收的热能以红外辐射的方式在8~13·5μm波段内穿过大气红外窗口,高效地发射到外部空间,即要求此种涂料应当具有8~13·5μm波段内强辐射,而在其他波段内强反射的特性,并且其中含有的改性阻热材料能够有效地降低热传递,从而降低被涂物体的表面及内部温度。

    国内在此方面的研究工作虽然起步较晚,但已取得了一定的进展。周健[3]等研制的YFJ332型热反射隔热防腐蚀涂料,在可见光及红外波段(λ=3~5μm和λ=8~13·5μm)的反射率≥90%,降温效果明显。孙元宝等研制成绿色太阳热反射涂料[4],在近红外区的反射率超过了75%,能使涂覆物的表面温度降低10~15℃,内部温度降低8~10℃。但因为物体的颜色对可见光的吸收呈现强烈的选择性,颜色越深,对可见光中热量吸收越强,现有油罐用太阳热反射涂料,多为白色、银灰色等浅色,颜色单一,难以满足实际需要;能充分发挥反射、辐射、热阻隔协同效能的复合型涂料少,所应用到的隔热降温原理,多为单纯的反射或隔热。

    鉴于油罐表面热传递的特点,对于油罐用太阳热反射涂料,涂膜除应具有8~13·5μm波段内强辐射能力外,更重要的是具有在其它波段内强反射的特性,并且要求涂膜传热能力低,或热惯性大,在吸收相同热量的情况下,温度变化幅度小。为此,我们就成膜物质、反射颜料、功能性填料等相关材料在以上方面的研究进展进行综述,希望对今后复合型太阳热反射涂料的研究提供参考。