Гелиоустановка Советский патент 1983 года по МПК F24J3/02 

(5) ГЕЛИОУСТАНОВКА

1

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к гелиоустановкам для высокотемпературного нагрева теплоносителя солнечной энергией.

Известна гелиоустановка, содержащая софокусные первичный и вторичный концентраторы, последний из которых имеет цилиндрический корпус с входным отверстием и внутренней зеркальной поверхностью, и расположенный в корг to пусе трубчатый приемник солнечного излучения 1 .

В этой гелиоустановке сфокусированное выполненным в виде вырезки параболоцилиндра первичным концентратором 15 солнечное излучение поступает внутрь зеркального корпуса, имеющего форму фоклина, боковые грани которого продолжены до соприкосновения, и после ряда переотражений попадает на установленный у дна корпуса трубчатый приемник солнечного излучения. Однако значительная часТь сфокусированного излучения преобразуется в тепловую энер

гию стенками корпуса за счет многократных переотражений излучения, пред шествующих попаданию излучения на трубчатый приемник, что снижает эффективность гелиоустановки, в том числе уменьшая температуру нагрева теплоносителя.

Цель изобретения - повышение КПД преобразования солнечной энергии в тепловую.

Поставленная цель достигается тем, что гелиоустановка, содержащая софокусные первичный и вторичный концентраторы, последний из которых имеет цилиндрический корпус с входным отверстием и внутренней зеркальной поверхностью, и расположенный в корпусе трубчатый приемник солнечного излучения, снабжена вторым трубчатым приемником, размещенным в фокусе первичного концентратора, последний выполнен в виде цилиндрической линзы, расположен- . ной во входном отверстии, корпус снабжен обечайкой, охватывающей его с об3ЭЭразованием зазора, заполненного погло щающим теплоносителем, а трубчатые приемники выполнены из оптически проз рачного материала, причем первый приемник расположен в фокальной плоскости корпуса симметрично второму относительно горизонтальной плоскости симметрии корпуса. При этом выгодно, чтобы поперечное сечение вторичного концентратора имело форму эллипса. Целесообразно, что|бы оба трубчатых приемника и зазор были гидравлически связаны между собой с помощью диструбутора. На фиг.1 показана конструктивная схема гелиоустановки с продольным сечением по корпусу вторичного концентратора; на фиг.2 - корпус вторичного концентратора гелиоустановки, поперечное сечение; на фиг.З - вариант выполнения корпуса вторичного .концентратора гелиоустановки, поперечное сечение. Гелиоустановка содержит первичный концентратор 1 (фиг.1)и вторичный кон центратор 2, последний из которых, имеет цилиндрический корпус 3 с входным отверстием 4 (фиг,2) и внутренней зеркальной поверхностью, и расположенный в корпусе 3 трубчатый приемник 5 солнечного излучения. I Гелиоустаноёха снабжена трубчатым приемником 6, размещенным в фокусе первичного концентратора 1, который . выполнен в виде цилиндрической линзы.7 расположенной во входном отверстии k Корпус 3 снабжен обечайкой 8, охватывающей его с образованием зазора 9, заполненного поглощающим теплоносителем, а трубчатые приемники 5 и 6 выполнены из оптически прозрачного материала, причем первый приемник 5 рас положен в фокальной плоскости корпуса 3 симметрично второму приемнику 6 относительно горизонтальной плоскости симметрии корпуса 3. В варианте выполнения вторичного концентратора 2 (фиг.З) его корпус 3 в поперечном сечении имеет форму эллипса. Оба трубчатых приемника 5 и 6 (фиг.1) и зазор 9 гидравлически связаны между собой с помощью диструбутора 10, Гелиоустановка также содержит трубопроводы 11 с насосом 12,которые связывают потребитель 13 с биструбуором 10, снабженным управляющей рукоткой 1. Расстояние между осями приемников 5 и 6 (фиг,2) составляет одну треть иаметра цилиндрического корпуса 3 концентратора 2, В качестве поглощающего солнечное излучение теплоносителя используется, например, силиконовая жидкость. Гелиоустановка работает следующим образом. Солнечное излучение линзой 7 (фиг.2) концентрируется на трубчатом приемнИк.е 6 и частично поглощается теплоносителем. Остальная часть сфс кусированного излучения, пройдя чер з теплоноситель, достигается зеркальной поверхности корпуса 3 концентратора 2 и отражается им на трубчатый прием-; ник 5, поскольку фокус цилиндрического концентратора находится на одной трети радиуса от его центра кривизны. Непоглощенное теплоносителем трубчатого приемника 5 солнечное излучение достигает противоположной стороны зеркальной поверхности корпуса 3 и снова направляется им на трубчатый приемник 6, При каждом отражении сфокусированного излучения корпусом 3 часть солнечной энергии преобразуется им в тепло, которое передается находящемуся в зазоре 9 между корпусом 3 и обечайкой 8 теплоносителю. Отраженный корпусом 3 цилиндрического концентратора 2 пучок солнечного излучения, предварительно сфокусированный линзой 7, неравномерно фокусируется вдоль линии, соединяющей трубчатые приемники 5 и 6, что не.сколько увеличивает количество переотражений до попадания излучения на приемники 5 и 6. Указанный недостаток устраняется в варианте выполнения корпуса 3 концентратора 2 в форме эллипсоцилиндра ( фиг.З). В этом случае после каждого переотражения пучок солнечного излучения вновь фокусируется на одном из трубчатых приемников 5 и 6, Для достижения максимальной температуры теплоноситель от потребителя 13 с помощью насоса 12 через трубопроводы 1 1 направляют с помощью диструбутора 10 в зазор Э, в котором происходит его предварительный нагрев, а затем в последовательно соединенные трубчатые приемники 6 и 5 соответственно,, где он нагревается сфокусированным излучением. Управление диструбутором 10 осуществляют вручную с помощью рукоятки l4. Снабжение гелиоустановки вторым трубчатым приемником 6, установленным в фокусе линзы 7, расположенной во входном отверстии кор пуса 3 концентратора 2, а также симметричное расположение обоих приемников 5 и 6 относительно горизонтальной плоскости симметрии корпуса 3 и в фокальной плоскости корпуса 3 обеспечивает преимущественное преобразование солнечной энергии в тепло непосредственно, поглощающим излучение теп лоноситеяем, находящимся в оптически прозрачных трубчатых приемниках 5 и 6, что значительно повышает температуру теплоносителя и КПД гелиоустановки. Снабжение корпуса 3 концентpatopa 2 обечайкой 8, расположенной в зазоре 9 относительно корпуса 3, и заполнение зазора 9 теплоносителем позволяет предотвратить потери тепла. образукицегося в результате переотражений излучения корпусом 3 концентратора 2, что повышает КПД гелиоустановки. Выполнение корпуса 3 концентратора 2 в форме эллипсоцилиндра делает минимальным количество переотражений сфокусированного линзой 7 излучения, что позволяет максимально повысить температуру теплоносителя и уменьшить габариты гелиоустановки,что,в свою очередь,дополнительно повышает КПД гелиоустановк Формула изобретения 1. Гелиоустановка, содержащая софокусные первичный и вторичный концентраторы, последний из которых имеет цилиндрический корпус с входным отверстием и внутренней зеркальной поверхностью, и расположенный в корпусе трубчатый, приемник солнечного излучения, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, она снабжена вторым трубчатым приемником, размещенным в фокусе первичного кон- . центратора, последний выполнен в виде цилиндрической линзы, расположенной во входном отверстии, корпус снабжен обечайкой, охватываххцей его с образованием зазора, заполненного погловдающим теплоносителем, а трубчатые приемники выполнены из оптически прозрач °° материала, причем первый прием расположен в фокальной плоскости корпуса симметрично второму относительно горизонтальной плоскости симметрии корпуса, 2. Гелиоустановка по п.1, о т п ичающаяся тем, что пот1еречное сечение вторичного концентратора име,ет форму эллипса.. 3- Гелиоустановка по п.1, о т л ичающаяся тем, что оба трубЧатых приемника и зазор гидравличес ки связаны между собой с помощью диетрубутора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Mills David R. Two-stage tilting solar concentrators.- iSolar . Energy, 19SO, 25, N 6, 505-509