Гелиоустановка Советский патент 1982 года по МПК F24J3/02 

(54) ГЕЛИОУСТАНОВКА

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к гелиоустановкам, иогпользуюшим концентрированное солнечное излуче1гае для нужд энергетики. Иавестна гелиоустановка, содержащая полостной приемник излучения, парабоЛо цилиндрический концентратор и отражатель, размешенный между приемником излучения и концентратором симметрично относительно оптической плоскости последнетю, причем отражатель зеркальной поверхностью обращен к концентратору В этой гелиоустановке отражатель имеет сложную геометрическую форму и позволяет направить сконцентрированное параболоцилиндром излучение на приемник, размещенный вне фокальной плоскос ти концентратора. Как известно, концентраторы обладаю геометрическими неточностями, причем отражатель не может полностью их устранить. Так, например, при погрешности зеркала кондентратора С До(.). большей углового размера Солнца ( , размер входного отверстия полостного приемника излучения больше солнечного изображения. В то же время при &ciL , меньшем о , отверстие приемника меньше идеального изображения Солнца. Причем входное отверстие полостного приемника излучения, естественно, соответствует изображению Солнца, сформированному идеально точным концентратором. Следовательно, известную гелиоустановку из-за сложной геометрической формы отражателя невыгодно прщугенятъ при любых геометрических неточностях изготовляемых концентраторов. Целью изобретения является расширение диапазона применения гелиоустановки. Поставленная цель достигается тем, что в гелиоустановке, содержащей полостной приемник излучения, парабопощогандрический концентратор и отражатель, размещенный между прие 1ником излучения и концентратором симметрично относительно 395 сятиеской плоскости последнего, причем отражатель зеркальной поверхности обращен к концентратору, согласно изобретению гелиоустановка дополнительно содержит пару плоских зеркал с двумя рабочикги поверхностями, установленных наклонно и симметрично rt оптической плоскости параболойилиндрического концентратора между ним и отражателем, а последний выполнен в виде двух плоских зеркал, установленных наклонно на полос ном приемнике излучения на расстоянии одно от другч го, равном входному отверс тию приемника, расположенному в фокальной плоскости концентратора, причем угол наклона плоских зеркал отражателя к оптической плоскости больше угла наклона дополнительных плоских зеркал. На чертеже представлена гелиоустанов Гелиоустановка содержит полостной приемник 1 излучения, параболошшиндрический 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 содержи пару плоских зеркал 5 с двумя рабочими поверхностями, установленных наклонно и сикгме1рично к оптической плоскости 4 параболоЕСИЛнндрического концентратора 2 между ним и отражателем 3, а последзшй вьшолнен в виде даух плоских зеркал 6, установленных наклонно на полостном приемнике 1 излучения на расстоянии одно от другого, равном входному отверстгоо гфиемника 1, расположенному в фокальной плоскости концентратора 2, причем угол наклона плоских зеркал 6 отражателя 3 к оптической плоскости 4 больше угла наклона дополнительных плоских зеркал 5.. Плоскость входного отверстия приемника 1 совпадает с фокальной плоскостью конце1ггратора 2, но ширина входного отверстия меньше, чем размер. солнечного изображения, который формируется без зеркал 5 и 6 (чем больше геомеарические погрешности 6 oL концентратора 2, тем больше это изображение). Зеркала 5 и 6 предназначены для уменьшения формирукецегося ссинечного изображения до размера входного отверстия приемника 1. При этом PAu - это доля от радиуса . ..„ . „.. - . .- . -п , , солнечного изображенияС ф.нЛЧ ), кото 4 : рая зависит от угла открытия концентратора 0j . На чертеже также показан угол вр . Значение угла 0р 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 &р ) уже не вписываются в приемник 1, и поэтому их надо подправлять во входное отверстие. Связь между &g и рфц в зависимости от До и вуп позволяет найти сред-; нюю концентрацию энергии на приемнике 1 с учетом относительного радиуса з затенения зеркалами 5 и 6 центральной части концентратора 2. Получаемая средняя концентрация лучистого потока определяется по формуле -- - Сбуу - t )Къ . f cCo-t-uoL V-с. (2Г).н. При УЭ,- 4юрмула соответствует гелиоустановке без зеркал 5 и 6. С учетом затенения зеркалами 5 и б и при- емником 1 центральной части концентратора 2 при Ло О средняя концентрация на приемнике 1 равна 170 (оптимальный угол открытия &- 61°), без зер,кал 5 и 6 - 107 (оптимальный угол открбггия 45°). С увеличением Дс средняя концентрация падает как с зеркалами 5 и 6, так и без них, однако преимущество по средней концентрации остается за предлагаемой гелиоустановкой. Потери на переотражение в зеркалах 5 и 6 незначительлы. Это связано тем, НТО отражению на ннх подвергаются менее 30% лучей (причем только однократному). Расчетно-экспериментальные данные показывают, что средний угол падения лучей на зеркала 5 и 6 равен 7882 , что повьш1ает коэффициент отражения. Координата верхней границы зеркал 5 принадлежит прямой (9o°-e,)(x,) Координата нижней границы зеркал 5 принадлежит прямой УН(90°-,- В-Чм; Минимальный радиус плоскости изображения можно определить по эмпирическойфи.,Ь6(,9кп -45°). Внутренний угол открытия вр- концентратора 2 определяется ио условия: г; (.UcOSQrn)) (С059Б)С05(е Координата верхней границы зеркал принадлежит прямой 4)UH), Y--i§(90-0. а их угол наклона определяется по фор ОТ--iron fi т-219о-ЙБ- -21-;. Максимальная средняя концентрация лучистого потока для широкого диапазона значений параметра точности соответ ствует углам открытия зеркала (концент ратора 2) 9, 61-58°. Гелиоустановка работает следующим обиазом. При ориентации концентратора 2 на Солнце лучистый поток падает на приемник 1 излучения. Часть падающего потока в пределах угла О не претерпевает отражения. Другая часть падающего потока, однократно отражаясь от зеркая 5 и 6, направляется ими-в приемник 1 Ьзлучен. Использование дополнительных плоских еркал 5, вьшолнение отражателя 3 такж .из плоских зеркал б, их взаимное расположение и размеры совместно с установкой отражателя 3 непосредственно яа приемнике 1 излучения позволяют сочетать полостно приемник 1 излучения. с параболошоотцдрическим концентратором 2 практически с любыми геометрическим 053 84 неточностями зеркальной поверхности, что, в свою очередь, расширяет диапа3Ofi применения гелиоустановки, а также упрощает конструкцию отра кателя 3, а значит и удешевляет гелиоустановку. Формула изобретения Гелиоустановка, содержащая полостной приемник излучения, параболоцшшндрический концентратор и отражатель, размещенный между приемником излучения и концентратором симметрично относительно оптической плоскости последнего, причем отражатель зеркальной поверхностью обращен к концентратору, отличающаяся 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 к отражателем, а последний вьшолнен в виде двух плоских зеркал, установленных наклонно на полостном приемнике йзлучейия на расстоянии одно от другого, равном входному отверстию приемника, рееположенному в фокальной плоскости концентраторю, причем угол наклона плооих зеркал отражателя к оптической плосости -больше угла наклона дополнительых плоских зеркал. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № ЗО85565, кл. 126-270, опублик. 1963.

ote+ЛоС