Фокусирующий коллектор солнечной энергии Советский патент 1993 года по МПК F24J2/10 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к неподвижным концентраторам солнечной энергии для солнечных энергетических и технологических установок.

Из известных коллекторов солнечной энергии наиболее близким по техническому решению является фокусирующий коллектор солнечной энергии, содержащий неподвижный сферический отражатель и подвижный приемник..

Целью изобретения является повышение эффективности использования солнечной энергии путем формообразования приемника, воспринимающего солнечную радиацию нормально к своей поверхности.

На чертеже показана конструктивная схема коллектора солнечной энергии с огибающей отраженных лучей,

Фокусирующий коллектор солнечной энергии содержит неподвижное зеркало 1 сферической формы. Приемник 2 может вращаться вокруг шарнира 3, причем ось 4 приемника 2 во всех своих положениях расположена вдоль направления падающих лучей S.

Устройство работает следующим образом. ........

Отраженные от неподвижного сферического отражателя солнечные лучи падают на поверхность приемника, ось которого при помощи следящей системы направлена на солнце. Поверхность приемника формооб- разована таким образом, что отраженные от отражателя лучи нормальны к поверхности приемника,:

Отраженные от окружности К сферического отражателя солнечные лучи огибаются эпициклоидой специального вида. В системе координат OXZ параметрическое уравнение эпициклоиды следующее:

Параметрическое уравнение эвольвенты эпициклоиды специального вида в век-, торной форме:

. п г + 0о + S) t

или в координатной форме Zi Z + (l0-S)t ;

Xi X + (lo - S)t

где г-вектор точки эволюты;

1 - вектор точки эвольвенты; t-единичный вектор касательной к эпициклоиде (для уравнения эвольвенты является параметром);

10 -длина начального отрезка на эволюте или длина касательной в начальной точке То эволюты. Положение начальной точки зависит от начального (оптимального) угла в 60°;

S - длина дуги эволюты вычисляется по формуле:

S Т dS, гдес15 V(dz )2. + (dx )2

V

30

l..v I.

Из формулы (1) производныеZ и X равны

35

Z |cos2 в sin в X 3sin2 в cos в

и после подстановок и упрощений получаем длину дуги эпициклоиды (эволюты)

40

S- | | |cos22e-sinz( + 9$ln4e-cos2e-dff |cose

Использование: в гелиотехнике в солнечных энергетических и технологических установках с неподвижными концентраторами. Сущность изобретения: в солнечном коллекторе с неподвижным отражателем 1 сферической формы приемник 2 выполнен в виде поверхности вращения с образующей эвольвентой эпициклоиды специального вида, обеспечивающей нормальное по отношению к поверхности расположение отраженных солнечных лучей, f ил.

Z cos 0--1

cos в cos2 0

X sin 0-i

cos в cos2 0 , (1)

Единичный вектор Т касательной к эпи- 45 циклоиде

но об но

Эффективность предлагаемого солнеч- о коллектора по сравнению с аналогом залечивается использованием оптималь- л с точки зрения приема лучистой энергии

Ф о р м у л а и з об р е т е н и я Фокусирующий коллектор солнечной энзргии включающий неподвижный сфери- че жий отражатель, расположенный внутри не-о подвижный приемник, имеющий криво тинейную образующую1 отличающий- с 5 тем, что, с целью повышения эффективности использования солнечной энергии путем обеспечения нормального к поверхности приемника падения отражен- нь х солнечных лучей, образующая описывается уравнением эвольвенты в ко )рдинатной форме

формой приемника, в каждой точке которого отраженный луч перпендикулярен поверхности отражателя.

Zi Z + (10 - | cos в ) cos2 в ;

Xi

X + (lo - | cos в ) sln2 9 .

где ZiT/i Xi - текущие координаты эвольвенты;

Z и X - текущие координаты эпициклоиды, являющейся эволютой;

10 - длина начального отрезка на эволюте;

в - угол падения солнечных лучей.