Мне нравится
0
Сегодня читали статью (1)
Устройство, концентрирующее солнечное излучениеИЗОБРЕТЕНИЕ
|
На фиг. 1 показаны общий вид одной рамы с концентрирующими линзами и схема хода световых лучей. |
На фиг. 2 показан общий вид концентрирующей системы, в котором суммируется излучение от нескольких рам с линзами с помощью концентратора на потребителе излучения, установленном в его фокусе. |
Устройство, концентрирующее солнечное излучение, состоящее из набора концентрирующих линз 1, установленных на раме 2, связанной с механизмом слежения, который имеет подвижную 3 и неподвижную 4 части, и гибких световодов 5, торцы 6 входа излучения которых установлены в фокусах F1, F2, F3 ... концентрирующих линз 1, и торцы выхода излучения установлены на неподвижной поверхности 8 и направлены в сторону потребителя 9 излучения. Устройство дополнительно содержит установленные на неподвижной поверхности 8 коллимационные линзы 10, в передних фокусах F1, F2, F3 ... которых установлены торцы 7 выхода излучения из гибких световодов 5, торцы 6 входа излучения в световоды 5 установлены на подвижной части 3 механизма слежения, неподвижная часть 4 которого установлена на неподвижной раме 2 с набором концентрирующих линз 1, имеющих сферические концентрические оптические поверхности 11 и 12. Сферические оптические поверхности 11 и 12 могут образовывать оболочки 14 из материала с большим коэффициентом преломления, чем коэффициент преломления материала сердцевины 15 концентрирующих линз 1. Плоскость 13 неподвижной рамы 2 с набором концентрирующих линз 1 может быть установлена под углом широты местности к горизонтальной плоскости. Подвижная часть 3 механизма слежения может быть выполнена в виде двух параллельных между собой плат 15 и 16, между которыми шарнирно укреплены концы 17 световодов 5 с торцами 6 входа излучения, платы 15 и 16 шарнирно закреплены на неподвижной раме 2 с возможностью качания вокруг центров 20 сферических поверхностей 11 и 12 концентрирующих линз 1. Неподвижная плоскость 8 с коллимационными линзами 10 может быть расположена горизонтально и потребитель 9 энергии может быть выполнен в виде концентратора 21 с преобразователем 22 излучения, установленным в его фокусе Fк.
Дополнительно на фиг. 1 изображено:
Дополнительно на фиг. 2 изображено:
Работает устройство следующим образом: солнечное излучение (показано стрелками, фиг. 1) приходит на набор концентрирующих линз 1, установленных на неподвижной раме 2, собирается каждой линзой 1 в фокусы F1, F2, F3 ... . Пространственное положение этих фокусов меняется при изменении положения Солнца на небосводе, эти изменения отслеживаются подвижной частью 3 механизма слежения, который приводится в движение с помощью датчиков слежения и двигателей с редукторами, не указанными на чертежах, при этом торцы 6 световодов 5 устанавливаются в фокусах F1, F2, F3 ... так, что оси конических световых пучков от концентрирующих линз 1 устанавливаются по осям концов 17 световодов 5, что обеспечивает наилучшие условия вхождения света в световод. Световод 5 транспортирует солнечное излучение в неподвижно расположенные на поверхности 8 торцы 7 световодов 5, при этом торцы 7 совмещены с передними фокусами F11,F12,F13 ... коллимационных линз 10, оптические оси которых направлены на потребителя излучения 9. Коллимационные линзы 10 превращают солнечное излучение в параллельные лучи света, постоянно направленные на потребителя излучения 9. Таким образом, солнечное излучение проходит по световодам 5 только короткое расстояние от торцов 6 входа излучения до торцов 7 выхода излучения, а остальное расстояние до потребителя излучения свет проходит по воздуху в виде отдельных пучков света.
Для упрощения процесса отслеживания пространственных положений фокусов F1, F2, F3 ... концентрирующие линзы 1 выполнены со сферическими концентрическими поверхностями 11 и 12. Такие линзы имеют одинаковое фокусное расстояние для любых положений Солнца на небосводе, что легко отслеживается простым поворотом рычагов 18 и 19 вокруг неподвижных частей механизма слежения 4, установленного на плоскости 13, на которой расположены центры 20 концентрирующих линз 1. Повороты рычагов 18 и 19 смещают платы 15 и 16 относительно друг друга и устанавливают концы 17 световодов 5 по осям конических пучков от линз 1. Для компенсации длины концов 17 световодов при изменении расстояния между платами 15 и 16 установлены пружины 23 на каждом световоде. Для улучшения условий ввода излучения в световоды 5 концентрирующие линзы 1 имеют оболочки 14, ограниченные сферическими концентрическими поверхностями 11 и 12 из материала с коэффициентом преломления, большим, чем материал сердцевины 15, что уменьшает пятно рассеяния за счет уменьшений сферических аберраций.
Плоскость 13 неподвижной рамы 2 может быть расположена под углом к горизонтальной поверхности, равным географической широте местности, где сооружена солнечная установка. Такое расположение плоскости 13 увеличивает число часов работы концентрирующей системы в течение светового дня.
Для увеличения мощности установок, использующих предлагаемое концентрическое устройство, неподвижную поверхность 8 можно расположить горизонтально (фиг. 2), тогда отдельные рамы 2 с набором концентрирующих линз 1 могут посылать параллельные пучки от коллимационных линз 10 на общий потребитель излучения, выполненный в виде концентратора 21 с преобразователем излучения 22, установленным в его фокусе Fк. При этом в пределах одной рамы длина гибких световодов 5 будет разной (фиг. 2, вид Q), но значительно меньшей, чем длина L1 всей установки L. В этом случае поверхности 8 разных рам 2 создают общее плоское перекрытие, на котором установлены коллимационные линзы 10, направляющие параллельные лучи под углом к горизонтальной поверхности на концентратор 21, в фокусе Fк которого установлен преобразователь излучения 22. Использование концентратора 21 позволяет значительно поднять концентрацию излучения на преобразователе 22, тем самым поднять КПД преобразования, увеличить выработку энергии. В качестве преобразователя излучения 22 могут быть использованы трубы с теплоносителем для обеспечения работы паровых или газовых силовых машин, а также фотоэлектрические преобразователи, установленные на радиаторах охлаждения для выработки электричества и тепла одновременно.
Пример конкретного выполнения устройств.
Солнечная установка расположена на географической широте местности = 45º (Ростовская область). Диаметр концентрирующих линз 30 мм, фокусное расстояние 40,4 мм, расстояние от плоскости 13 до поверхности 8 равно 200 мм, длина световодов 5 с учетом избыточной длины для обеспечения свободного перемещения концов 17 световодов вместе с подвижной частью 3 механизма слежения равна 300 мм.
Оптический КПД системы (коэффициент светопропускания) подсчитывается по формуле
=
1·
2·
3, (1)
где
1 - оптический КПД концентрирующих линз;
2 - оптический КПД световодов;
3 - оптический КПД коллимационных линз.
Оптические КПД линз и световодов определяем по формуле (2):
1,2,3=
2Ф·
1A, (2)
где
Ф - светопропускание с учетом френелевских потерь на входе и выходе из оптической детали;
A - поглощение света на единице длины оптического пути в материале детали;
l - средняя длина оптического пути в детали.
Для концентрирующих линз принимаем следующие параметры:
Ф= 0,95,
A= 0,99, l = 2,5 см. Тогда светопропускание концентрирующих линз составит
1= 0,952 · 0,992,5 = 0,88.
Для световодов по фиг. 1 параметры в (2) принимают следующие значения:
Ф= 0,98 с учетом просветления торцов световодов;
A= 0,8 на один метр длины (1) в материале световода; l = 0,2 м. Таким образом, светопропускание в световоде длиной 0,2 м составит
2= 0,982·0,80,2= 0,92.
Светопропускание коллимационных линз при значениях Ф= 0,96,
A= 0,99, l = 0,5 см дает следующие значения:
3= 0,962 · 0,990,5 = 0,915.
Итого оптический КПД по фиг. 1 равен: = 0,88 · 0,92 · 0,915 = 0,74.
Определим оптический КПД системы по фиг. 2 при следующих параметрах: L1 = 0,5 м, максимальная длина световодов 0,5 м, минимальная длина световодов 0,2 м, средняя длина световодов lСР = 0,35 м. Светопропускание системы в этом случае подсчитывается по формуле
1=
·
1·
2·
3·
к,
где
к - светопропускание концентратора;
к= 0,85.
Параметры в (3) имеют значения: 1 = 0,88,
2 = 0,89,
3= 0,915. Общее светопропускание по фиг. 2 составит:
1= 0,88 · 0,92 · 0,915 · 0,85 = 0,63.
Проведем сравнение устройств, концентрирующих солнечное излучение по предлагаемому варианту (фиг. 2) и по прототипу.
Принимаем равными рабочие поверхности концентрирующих линз в сравниваемых вариантах. Принимаем длину L= 10 м, ширина рам в сравниваемых вариантах принята одинаковой. Максимальная длина в варианте прототипа с учетом работы в прямом солнечном излучении, перпендикулярном плоскости 13, составит
Lпт= Lcos = 10·0,707 = 7,1 м.
Принимаем среднюю длину световодов для варианта прототипа 4 м. Светопропускание световода длиной 4 м по (2) составит 2 пт= 0,982 · 0,84 = 0,39. Принимая светопропускание концентрирующих линз одинаковым
1= 0,88, общий оптический КПД для прототипа составит
пт=
1·
2 пт= 0,88 · 0,39 = 0,34.
Таким образом, в предлагаемом варианте оптический КПД равен 0,63 вместо 0,34 в варианте прототипа. Поскольку вырабатываемая энергия зависит от КПД системы, то, при равных условиях предлагаемая система будет вырабатывать в 1,6 раза больше энергии, чем система прототипа.
Стоимость предлагаемого устройства будет ниже стоимости системы по прототипу, т. к. значительно уменьшена длина световодов, более дешевым будет механизм слежения, разгруженный от воздействия ветровых нагрузок.
1. Устройство, концентрирующее солнечное излучение, состоящее из набора концентрирующих линз, установленных на раме, связанной с механизмом слежения, который имеет подвижную и неподвижную части, и гибких световодов, торцы входа излучения которых установлены в фокусах концентрирующих линз, и торцы выхода излучения установлены на неподвижной поверхности и направлены в сторону потребителя излучения, отличающееся тем, что, с целью увеличения оптического КПД и выработки энергии, устройство дополнительно содержит установленные на неподвижной поверхности коллимационные линзы, в передних фокусах которых установлены торцы выхода излучения из гибких световодов, торцы входа излучения в световоды установлены на подвижной части механизма слежения, неподвижная часть которого установлена на неподвижной раме с набором концентрирующих линз, имеющих сферические концентрические оптические поверхности.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сферические оптические поверхности образуют оболочки из материала с большим коэффициентом преломления, чем коэффициент преломления материала сердцевины концентрирующих линз.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоскость неподвижной рамы с набором концентрирующих линз установлена под углом широты местности к горизонтальной плоскости.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижная часть механизма слежения выполнена в виде двух параллельных между собой плат, между которыми шарнирно укреплены концы световодов с торцами входа излучения, платы шарнирно закреплены на неподвижной раме с возможностью качания вокруг центров сферических поверхностей концентрирующих линз.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что неподвижная плоскость с коллимационными линзами расположена горизонтально и потребитель энергии выполнен в виде концентратора с преобразователем излучения, установленным в его фокусе.
Разместил статью: search
Дата публикации: 20-02-2003, 15:30
html-cсылка на публикацию |
⇩ Разместил статью ⇩
![]() Владимир Николаевич |
|
BB-cсылка на публикацию | ||
Прямая ссылка на публикацию |
![]() |
Dirty Porn Photos, daily updated galleries |
![]() |
Browse over 500 000 of the best porn galleries, daily updated collections |
![]() |
New hot project galleries, daily updates |
![]() |
Teen Girls Pussy Pics. Hot galleries |
![]() |
Sexy teen photo galleries |
![]() |
Big Ass Photos - Free Huge Butt Porn, Big Booty Pics |
![]() |
Browse over 500 000 of the best porn galleries, daily updated collections |
![]() |
Enjoy our scandal amateur galleries that looks incredibly dirty |
![]() |
Sexy photo galleries, daily updated collections |
![]() |
Hot sexy porn projects, daily updates |
![]() | miha111 Публикаций: 3445 Комментариев: 0 |
![]() | pi31453_53 Публикаций: 9 Комментариев: 0 |
3vlad63 Публикаций: 7 Комментариев: 0 |
Pavel_Merkel Публикаций: 7 Комментариев: 23 |
![]() | shibanov_a Публикаций: 6 Комментариев: 0 |
![]() | barmost Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | submitred Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | Patriothhv Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | agrohimwqn Публикаций: 0 Комментариев: 0 |
![]() | agrohimxjp Публикаций: 0 Комментариев: 0 |