Концентратор солнечного излучения

 

Изобретение относится к гелиотехнике. Цель изобретения - расширение диапазона работы концентратора путем создания равномерной плотности излучения в его фокальной зоне для падающего потока коллимированного излучения. Концентратор солнечного излучения содержит симметричную отражающую поверхность (П) 1, выполненную в виде фоклина 2. Образующая П 1 имеет вид кривой, описываемой параметрическим уравнением, учитывающим коэффициент отражения П 1, коэффициент концентрации и ширину фокальной зоны концентратора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)5 С 02 В 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4438478/24-.06 (22) 08. 06; 88 . (46) 07.05.90. Бюл, 1 - 17 (71) Армянское отделение Всесоюзного научно-исследовательского, проектноконструкторского и технологического института источников тока (72) А.В.Вартанян, Л.А,Гагиян и В.В.Афян (53) 535.8(088.0) (56) Баранов В.И. Новые концентраторы излучения и перспективы их применения в оптике и гелиотехнике. Труды

Гос. оптического института. — И., 1979, т. 45, И- 179, с. 57-70.

„.SU„„1562885 А1

2 (54) КОНЦЕНТРАТОР СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к гелиотехнике. Цель изобретения — расширение диапазона работы концентратора путем создания равномерной плотности излучения в его фокальной зоне для падающего потока коллимированного из" лучения. Концентратор солнечного излучения содержит симметричную отражающую поверхность (П) 1 выполненную в виде фоклина 2. Образуюцая П 1 имеет вид кривой,- описываемой параметрическим уравнением, учитываюцим коэффициент отражения П 1, коэффициент концентрации и нирину фокальной эоны концентратора. 2 ил.

156288) (K+28)r . Kz (K+0)t +K-p

Y = — — - — +- — — — — — — -- — ——

) (К+ )) -p 2К

X = -+ 1(К+)))У вЂ” (К+2n)r где X,Y - текущие значения кривой в декартовой системе координат; 30

1 . — коэффициент отражения по верхности;

Š— коэффициент концентрации„" г — ширина фокальной полосы одной половины ()оклина.;

- параметр, имеющий граничные значения г гЯ+2 )

В выходном окне фоклина 2 установлен приемник 3. Луч, отраженный от произвольной точки В (фиг. 2) образующей с ординатой У, падает в точку

Ь приемника с ординатой у, При этом условием обеспечения одинаковой плотности сконцентрированного излучения по ширине приемника r является

К й:212 (1) г-у где К вЂ” коэффициент концентрации;

1 коэффициент отр ажения поверхности

Из прямоугольного треугольника

ВОЙ имеем

55 тт о чт (Y ) tg (1 8gu) 2

-(Y-y) ctgu

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к концентраторам солнечного излучения, Целью изобретения является расшиS рение диапазона работы концентратора путем создания равномерной плотности излучения в его фокальной зоне для падающего потока коллимированного излучения. 10

На фиг. 1 показана конструктивная схема и принцип работы концентратора солнечной энергии; на фиг. 2 — его расчетная схема.

Концентратор солнечного излучения содержит симметричную отражающую поверхность 1 (фиг, 1), выполненную в виде фоклина 2. Образующая отражающей поверхности 1 (фиг. 2) выполнена в виде кривой, описываемой парамет- 2g рическими уравнениями где u — угол между падающим и отраженным лучами, Выразив ctgu через котангенс половинного угла и учитывая, что dY/dX

ctgu/2, получают дифференциальное уравнение йУ r,1У 2

2 †(Х вЂ” -) — (7 — у) 1 — (--) =О °

dX 2 dX

Подставив в это выражение у из (1), обозначив dY/dX через t и выполнив преобразования, получают

Х=-+ 1(К+в)У- (К+2п)г1 — -, (2)

Продифференцировав по Y выражение . (2) и выполнив преобразования, получают

dY gt +1) L(I:+1 У-(К+2P)r3

dt t)2K + (К+Р,(Р-1)

Производя интегрирование и упрощения, получают

К+2 ((K+P) t +1(.- 3

Дпя определения постоянной интегрирования допускают, что точка А искомой образующей совпадает с точкой некоторой параболы с началом в точке

Е (0; r) и фокальным параметром r.

Дпя точки А = Yg =-2r и t() = 1. При этих начальных условиях из (3) постоянная интегрирования

rK с = — — -, (2К)» I

Подставив значение С в (3), получают

1 (К+2Р) г Кг (К+ ) Г +К-р1

Y=- — -- — +-- — — ->-, — — — — - —, (4) (К+р) =Г

Выражения (2) и (4) позволяют рассчитывать фоклин 2 (фиг. 1) с равномеризацией распределения энергии на плоском приемнике. Пределы изменения параметра t с

t г(К + 2P)

Концентратор солнечного излучения работает следующим обр аэом.

Падающее коллимированное излучение фокусируется поверхностью 1 (фиг,1) на приемнике 3 с одинаковой плотностью по ширине 2г. При этом точки А и С верхней половины фоклина 2 отра1562885 жают соответственно в точки а и с (фиг. 2) факальной паласы, а промежуточные точки этой половины факлина.— пропорционально в точки между а и с ширины фокальной полосы.

В другом варианте (не показано) обе поверхности фоклина имеют совмещенные фокальные полосы, благодаря чему обеспечивается вдвое больний коэффициент концентрации. При этом расстояние между ближайшими концами фоклина втрое превьппает.ширину фокальной зоны.

Например, если принять I(=3;

0,8 и r = 10 мм, что при первом варианте фоклина 2 (фиг. 1) соответствует коэффициенту концентрации излучения, равному четырем, то длина образующей одной поверхности 1 фоклина 2 равна-110 мм. Это соответствует эффективности использования зеркальной поверхности, равной 0,341.

При этом параметрический угол полу-. чается равным 30, При тех же исходных данных для известного парабалоцилиндрического фоклина эти величины получаются равными соответственно

276 мм; 0,136 и 11 . В случае многосекционного плоского фоклина они соответственно равны: 252 мм; 0,149 и 15 . Эффективность использования

О зеркальной поверхности фоклина больше, чем у известных параболацилиндрического и многосекционного плоского фоклинов соответственно в 2,51 и

2,29 раза, а параметрический угол болыпе соответственна в 2,7 и 2,0 раза, Аналогично при К = 5; (= 0,8 и

r = 10 мм длина образующей одной поверхности 1, эффективность использования зеркальной поверхности и параметрический угол равнщ соответственно 220 мм, 0,234 и 20 . У известных парабодоц@линдрического и многосекционного плоского фоклинов эти величины равны соответственно 600 мм;

0,104; 7 56,и 508 мм; 0,123; 10О.

В этом случае соотношение параметрических углов остается примерно таким же, как и при I(= 3, а соотношение эффективностей использования зеркальных поверхностей равно соответственно

2,73 и 2,3), что свидетельствует о росте эффективности использования зеркальной поверхности фоклина с ростом коэффициента концентрации.

Формула изобретения

1(онцентратор солнечного излучения,,содержащий симметричную отражающую поверхность, выполненную в виде фоклина, а т л и ч а ю шийся тем, .

30 что, с целью расширения диапазона работы концентратора путем создания равномерной плотности излучения в ега факальной зоне для падающего по-. тока коллимированного излучения, об35 разующая отражающей поверхности выполнена в виде кривой, описываемой параметрическими уравнениями (K + 2Р)г

7 = — — — - — +

k -о

Кг (K+p) t +K-p

У (К+р) с +

Х = + L(K+() 1 (K+2p) rJ — ——

45 текущие значения кривой в декартовой системе координат; коэффициент отражения где 1к(, Y50 поверхности; коэффициент концентрации; ширина фокальной зоны одной половины фоклина; параметр, имеющий граничные значения t/" г(К+2 )

« 1.

К—

r—

1(анцентратор мажет применяться также для концентрирования солнечного излучения. Ввиду конечного углового

5 размера и неравномерности распределения яркости по диску Солнца плотность скоггцентрированнога излучения па нирине фокальнай полосы не является строго одинаковой, Тем не менее имеет место значительная равномеризация сконцентрированного излучения, что расниряет функциональные возможности применения предлагаемого концентратора.

Изобретение позволяет изготовить фоклин с заданным коэффициентом концентрации излучения в фокальной зоне при сохранении одинаковой плотности сконцентрированного излучения по ее

20 ширине, просто в изготовлении и не требует юстировки отражающей поверхностии

1562885

Составитель П,Шендерович

Редактор И.Шулла Техред M.Ходанкч Корректор Т.Халед

«>

Тираж 460

Заказ 1064

Подписное

ФНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035 Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

-Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101