Коллектор солнечной энергии Советский патент 1982 года по МПК F24J3/02 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к коллекторам солнечной энергии, преобразующим солнечную энергию в тепловую.

Известен коллектор солнечной энергии, содержащий, корпус, имеющий крыику из оптически прозрачного материала и заполненный поглощающим излучение теплоносителем 1.

В этом коллекторе корпус выполнен полностью прозрачным, а поглощаюпдай излучение теплоноситель пропускает Область спектра солнечного излучения, достаточную для роста сельскохозяйственных культур, размещенных под коллектором.

Однако расположение коллектора в разреженных слоях атмосферы, где значительная доля солнечной энергии заключена в области спектра с длинами волн менее 2900 А, недостаточно для преобразования упомянутой солнечной энергии в тепловую.

Цель изобретения - повышение эффективности работы ко.гшектора.

Поставленная цель достигается тем, что в коллекторе солнечной энергии, содержащем корпус, имеощий крьзшку нз оптически прозрачного материала и заполненный поглощающим излучение

теплоносителем, крышка корпуса выполнена из материала, прозрачного к .ультрафиолетовому излучению, а в качестве теплоносителя использован кислород.

На фиг. 1 показан коллектор солнечной энергии, продольный разрез; на фиг. 2 - схема гелиоустановки с упо10мянутым коллектором солнечной энергии.

Коллектор 1 (фиг. 1) солнечной энергии содержит корпус 2, имеющий крышку 3 из оптически прозрачного материалаи заполненный поглощающим 5 излучение--теплоносителем 4.

Крышка 3 корпуса 2 выполнена из материала, прозрачного к ультрафиолетовому излучению, например кварца или флюорита. В качестве теплоноси20теля 4 использован .кислород.

Подающий поток ультрафиЬ.г1етового излучения может быть предварительно сконцентрирован, например, зеркален из алюминия, покрытого пленкой фто25ристого магния или лития.

Гелиоустановка, включающая в себя коллектор 1 солнечной энергии, предФтавляет собой замкнутый контур с теплообменником 5 (фиг. 2), насосом

30 б и .трубопроводом 7, Гелиоустановка с ко.т-чекторбм 1 со нечной энергии аботает следующим ое разом. Внутри зам1снутого контура, обра.зо BiiHHoro корпусом 2 (фит . 2), теплооб менником 5 и трубопроводом 7 с,поNtoubro насоса б циркулирует кислород. Ультрафиолетовое излучение, прони кающее внутрь корпуса 2 через прозра ную кршику 3, взаимодействует с моле 1 улами кислорода. Молекулы кислорода поглощая энергию излучения, распадг ются, превращаясь в атомарный кислород, а затем соединяются в молекулы озона. Происходит фотохимическая реакция образования озона с поглощением энергии излучения 30 + ЕЙ 20з, где ЕК - поглощенная молекулами кислорода энергия. Образующийся озон имеет коэффициент поглощения ультрафиолетового излучения в 10 раз больше, чем кислород. Полоса поглощения озона сплошна т.е. все излучение с длиной волн коРОЧ| 2900 будет поглощаться; При этом температура газа возрастает. Чтобы ультрафиолетовое излучение практически полностью поглощалось озоном, длина поглощающего апоя 2 должна определяться формулой: , Ф Фдвхр где Ф0 - поток излучения, вошедший в газ; Ф - поток, прошедший через слой.i газа; Т - абсолютная температура газа, К°; Р - давление в торах (мм. рт. ст x.t - коэффициент поглощения газа, . Достаточным условием можно считат уменычение потока за счет поглощения в Б раз, то есть примерно в 7,3 раз Используя это условие, можно определить соотношение между Р, Т,/х и I с гт. - 5,57, .Дпину поглощающего слоя 2 возможно, определить лишь приближенно, так как давление Р, температура Т и коэф фициент поглощения /х. непрерывно изменяются в зависимости от падающего излучения, его спектра, скоростей цир куляции и соотношения кислорода и озона в зонепоглощения Л. Темпера тура Т также определяется выбором пр межуточного рабочего тела, его. темпе ратурой испарения. И.лпример, длина Б при давлении Р - 7600 мм.рт. ст., минимальном /о. - 10 считая, что коллектор 1 за полнен озоном и Т - 300 К, ;№я пароводяного промежуточного рабочего :тела, будет равна р 5.57 f ,,:,.-, V ° Отсюда следует, что гелиоустановка эффективно работает при небольших , обеспечивая поглощение энергии излучения, коллектор 1 может быть выполнен в виде плоского корпуса 2 незначительной ТОЛ1ЦИНЫ. Таким образом, поглощение энергии излучения происходит внутри корпуса 2 в зоне Л непосредственно рабочим телом - кислородом, который превращается в озон, запасающий энергию. Озон через трубопровод 7 поступает в теплообменник 5, где отдает энергию промежуточному рабочему телу, превращаясь в кислород ЗОа + ЕЙ, Циркуляционный насос 6 подает кислород в корпус 2 коллектора 1. Энергия промежуточного рабочего тела может быть преобразована далее в электрическую известными способами, например турбиной, соединенной с генератором. Следует отметить, что озон значительно активнее (химически), чем кислород, поэтому внутренние поверхности гелиоустановки (трубопроводы 7, корпус 2, насос б, теплообменник 5) должны быть изготовлены или покрыты слоем материала, химически не взаимодействующим с озоном. Коллектор 1 может быть использован в комплексе с известными коллекторами солнечной энергии, преобразующими в тепло энергию более длинноволновой части излучения. В этом случае система ;зеркал концентрирует как ультрафиолетовое, так и более длинноволновое излучение. Выполнение крышки 3 корпуса 2 из материала, прозрачного к ультрафиолетовому излучению, и заполнение корпу-. са 2 кислородом, благодаря проходящей между последним иультрафиолетовым излучением фотохимической реакции-с образованием озона, имеющего сплошной спектр поглощения длин волн короче 2900 Т, позволяет повысить эффективность коллектора 1 солнечной энергии при его расположении в разреженных слоях атмосферы. Формула изобретения Коллектор солнечной энергии, содержащий корпус/ имеющий крышку из оптически прозрачного материала и заполненный поглощающим излучение теплоносителем, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности работы коллектора в разреженных слочх атмосфер, крмчка

корпуса Bbino.iHC.Hii uii матс риала, npoрлчного к ультргь11 - -.1.пето1зому излуению, а в качестве теплоносителя пользован кислород.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ № 2758715, кл. 24 Т 3/02, опублпк. 1979.

У/1ьтраср( U3/}t/veHae

f /

иг.1