Гелиоустановка

 

ОП ИСАНИЕ изовеитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()953384

Союз Советск ик

Социалистических

Республик

I (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17. 11.80(21) 3004712/24-06 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 25.08.82 (51)М. Кд.

F 24 Х 3102

93оудвротеелвьй комитет

СССР по делам кэобретекий н открытий (53) УДК662. . 997(088. 8) (72) Авторы изобретения

В. П. Володин и Н. И. Воробьев!

3.„„,...,, Цйъмм1 е(Московский ордена Ленина авиационный им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ГЕЛИОУСТАНОВКА

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к гелиоустановкам, ис-. пользующим концентрированное солнечное

: излучение для нужд энергетики.

Известна гелиоустановка, содержащая полостной приемник изпучения, параболоцилиндрический концентратор и отражатель, размещенный между приемником излучения и концентратором симметрично относительно оптической плоскости последнего, причем отражатель зеркальной поверхностью обращен к концентратору 1).

В этой гелиоустановке отражатель имеет сложную геометрическую форму и позволив г направить сконцентрированное параболоципиндром излучение на приемник, размещенный вне фокальной плоскости концентратора.

Как известно, концентраторы обладают геометрическими неточностями, причем 2о отражатель не может полностью их устранить»

Так, например, при погрешности зеркала концентратора (с(), большей угло2 вого размера Сопнца (о ), размер входного отверстия полостного приемника излучения больше сопнечного изображения.

В то же время при Ьо, меньшем cxо, отверстие приемника меньше идеального изображения Солнца. Нрттчем входное отверстие полостного приемника излучения, естественно, соответствует изображению

Солнца, сформированному идеально точным концентратором.

Следовательно, известную гелиоустановку из-за сложной геометрической формы отражателя невыгодно применять при любых геометрических неточностях изготовляемых концентраторов.

Цепью изобретения является расширение диапазона применения гелиоустанов. ки.

Поставленная цель достигается тем, что в гепиоустановке, содержащей полостной приемник излучения, параболоцилиндрический концентратор и отражатель, размещенный между приемником излучения R концентратором симметрично относительно оптической плоскости последнего, причем отражатель зеркальной поверхности обращен к концентратору, согласно изобретению гелиоустановка дополнительно содержит пару плоских зеркал с двумя рабочими поверхностями, установленных наклонно и симметрично к оптической плоскости параболоц щтиндрического концентратора между ням и отражателем, а последний выполнен в виде двух плоских 1О зеркал, установленных наклонно на полостном приемнике излучения на расстоянии одно от другого, равном входному отверстию приемника, расположенному в фокальной плоскости концентратора, причем угол 15 наклона плоских зеркал отражателя к оптической плоскости больше угла наклона дополнительных плоских зеркал.

На чертеже представлена гелиоустановка.

Гелиоустановка содержит полостной приемник 1 излучения, параболоцилиндрический концентратор 2 и отражатель 3, размещенный между приемником 1 излучения и концентратором 2 симметрично относительно оптической плоскости 4 последнего, причем отражатель 3 зеркаль ной поверхностью обращен к концентратору 2.

Гелиоустановка дополнительно содержит пару плоских зеркал 5 с двумя рабочими поверхностями, установленных наклонно и симметрично к оптической плоскости 4 параболоцилиндрического концентратора 2 между ним и отражателем 3, а последнии

35 выполнен в виде двух плоских зеркал 6, установленных наклонно на полостном приемнике 1 излучения на расстоянии одно от другого, равном входному отверстию приемника 1, расположенному в фекальной плоскости концентратора 2, причем угол наклона плоских зеркал 6 отражателя 3 к оптической плоскссти 4 больше угла наклона дополнительных плоских зеркал 5.

Плоскость входного отверстия приемника 1 совпадает с фокальной плоскостью концентратора 2, но ширина входного отверстия меньше, чем размер солнечного

50 изображения, который формируется без зеркал 5 и 6 (чем больше геометрические погрешности 6 аС концентратора 2, тем больше это изображение). Зеркала

5 и 6 предназначены для уменьшения формируквцегося сопнечного изображения 5Б до размера входного отверстия приемника

1. При этом P yн ., - это доля от радиуса солнечного изображения (1" yg с1 ), кото4 4 рая зависит от угла открытия концентр тора 9

На чертеже также показан угол В

Значение угла 8р заключается в следующем. Этот угол характеризует собой тот пучок лучей, границы которого вписываются во входное отверстие приемника 1.

Все остальные пучки лучей (угол центрального луча которых & 7 66 ) уже не вписываются в приемник 1, и поэтому их надо "подправлять" во входное отверстие.

Связь между &g и 1" фн в зависимости от АоС и 6,, позволяет найти сред- нюю концентрацию энергии на приемнике

1 с учетом относительного радиу са затенения зеркалами 5 и 6 центральной части концентратора 2.

Получаемая средняя концентрация лучистого потока определяется по формуле д o+d

Ю

Ю и О,„Со (8,„— ) Хъ

При,„= х. =4 формула соответствует гелиоустановке без зеркал 5 и 6. С учетом затенения зеркалами 5 и 6 и приемником 1 центральной части концентратора 2 при до = 0 средняя концентрация на приемнике 1 равна 170 (оптимальо ный угол открытия 8= 61 ), без зеркал 5 и 6 — 107 (оптимальный угол открытия Ю = 45 ). С увеличением средняя концентрация падает как с зерка-. лами 5 и 6, так и без них, однако преимущество по средней концентрации остается за предлагаемой гелиоустановкой.

Потери на переотражение в зеркалах

5 и 6 незначительны. Это связано тем, что отражению на них подвергаются менее 30% лучей (причем только однократ ному) . Расчетно-экспериментальные данные показывают, что средний угол падения лучей на зеркала 5 и 6 равен 78о82, что повышает коэффициент отражения.

Координата верхней границы зеркал

5 принадлежит прямой (=Ф. 90 - 8 о+ X+V®и

Координата нижней границы зеркал 5 принадлежит прямой ф1р (9о -6.,— —, ф 1» о Ао+ ЬА

° .г ).

p4HHHMàäüíûé радиус плоскости изображения можно определить по эмпирической формуле

) ф 4 С051 3 21 Б +O G G (19щ 4 5 )), 5 9533 84 6

Внутренний угол открытия 8g конце:т- неточностями зеркальной поверхности, ратора 2 определяется из условия: что, в свою очередь, расширяет диапа . +С06т /СО : ) зон применения гелиоустановки, а также

"фн упрощает конструкцию отражателя 3, а

9+C059g )COG (9g — ) 5 значит и удешевляет гелиоустановку.

2Координата верхней границы зеркал 6 принадлежит прямой

Формула изобретения

Y=tq(90 -в - 2ь )(х- ), 10 а их угол наклона определяется по форУ « (0.Ц do+Ì )

Максимальная средняя концентрация лучистого потока для широкого диапазона значений параметра точности соответствует углам открытия зеркала (концентратора 2) g = 61.-58О.

Гелиоустановка .работает следующим обваэом.

При ориентации концентратора 2 на

Creme лучистый поток падает на приемник 1 излучения. Часть падающего потока в пределах угла 6 не претерпевает отражения. Другая часть падаюшего 25 потока, однократно отражаясь от зеркал

5 и 6, направляется ими в приемник 1 язлученщ, Использование дополнительных плоских 50 ,зеркал 5, выполнение отражателя 3 также

-из плоских зеркал 6, их взаимное расположение и размеры совместно с установкой отражателя 3 непосредственно на

Щжемнике 1 излучения позволяют соче= 35 тать полостно приемник 1 излучения с параболопилиндрическич концентратором

2 практически с любь.ми геометрическими

Гелиоустановка, содержашая полостной приемник излучения, параболоцилипдрический концентратор и отражатель, размещенный между приемником излучения и концентратором симметрично относительно оптической плоскости последнего, причем отражатель зеркальной поверхностью обращен к концентратору, о т— л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью расширения диапазона применения, она дополнительно содержит пару плоских зеркал с двумя рабочими поверхностями, установленных наклонно и симметрично к оптической плоскости параболоцилиндрического концентратора между ним R отражателем, а последний выполнен в виде двух плоских зеркал, установленных наклонно на полостном приемнике излучения на расстоянии одно от другого, равном входному отверстию приемника, расположенному в фокальной плоскости концентратора, причем угол наклона плос ких зеркал отражателя к оптической плоскости больше угла наклона дополнительных плоских зеркал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3085565, кл. 126-270, опублик. 1963.

Составитель П. Шендерович

Редактор В. Данко Техред М. Тепер Корректор И. Муска

Заказ 6250/64 Тираж 799 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4