Концентратор солнечного излучения

, РЕСПУБЛИК УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ЗОБРЕТЕНИЯ(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторскийи технологический институт источинков тока(54) (57) КОНЦЕНТРАТОР СОЛНЕЧНОЮИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий оптически пррачную фокусирукацую призму, с треугольным поперечным сечением, имеювхоань ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СЕИД щую образующие острый угол грани да и переотражения излучения и гр выхода концентрированного излучения, и устройство отражения, проходя", щего через фокусирующую призму излучения, расположенное относительно последней с зазором со стороны грани переотразения излучения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения степени концентрации.излуче ния, устройство отражения излучения выполнено в виде но меньщей мере од" ной призма с треугольным поперечным сечением, имвацей образующие острый .угол грани входа, проходящего через 4 юкусирующую призму излучения, и зер"капьного отражения излучения и рас" оэ:" .положенной своим острым углом однонаправленно с острым углом 4 окусирую.щей призмы.1 О реннего отражения и связана с оптическими свойствами материала призмы.Цель изобретения - повышение степени концентрации излучения.Поставленная цель достигаетсятем, что в известном концентраторесолнечного излучения, содержащем прозрачную фокусирующую призму с треугольным поперечньлл сечением, имеющуюобразующие острый угол грани входа ипереотражеиия излучения и грань выхода концентрированного излучения, иустройство отражения, проходящегочерез фокусирующую призму излучения,расположенное относительно последней с зазором со стороны грани переотражения излучения, устройствоотражения излучения выполнено в виде по меньшей мере одной призмы стреугольным поперечным сечением, имеющей образующие острый угол гранивхода проходящего через фокусирующуюпризму излучения и зеркального отражения излучения и расположенной своим острым углом однонаправленно с осг.рым углом фокусирующей призмы,на Фиг, показана оптическая схема концентратора солнечного излучения; на фиг.2 - вариант выполненияконцентратора с устройством отражения, проходящего через фокусирующуюпризму излучения в виде набора призм.Концентратор солнечного излучениясодержит оптически прозрачную фокусирующую призму 1 (фиг.1) с треугольным поперечным сечением, имеющую образующие острый угол О( грани 2 и 3вхо 1 а и переотражения излучения соответственно и грань 4 выхода концентрированного излучения, и устройство5 отражения, проходящего через йокусирующую призму 1 излучения, расположенное относительно последней с зазором 6 со стороны грани 3 переотражения излучения.Устройство 5 отражения излучениявыполнено в виде по меныней мере од"ной призмы 7 с треугольным поперечнымсечением , имеющей образующие острыйугол ф грани 8 и 9 входа проходящего через фокусирующую призму 1 излучения и зеркального отражения излучения и расположенной своим острымуглом р однонаправленно с острымуглом с(, фокусирующей призмыКонцентратор может иметь устройство 5 (фиг.2) отражения, выполненноев виде набора призм 7 с одинаковымиострыми углами 15 . Для обеспечения3 1089 работоспособности концентратора соотношение углов о, и р его Фокусирующей призмы 1 и устройства 5 отра г жения должно удовлетворять йеравенству 5о 5 по ОИ С 9 и - - о 1 ГС 51 П ) 3 )- с 1 гс 51 П хо Я и ис 090-51 по 6 и (-1 О яп 0 х дгс 5 и 10Пр где и , и з - коэффициенты преломления материала фокусирующей призмы 1 и призмы 7 устройства 5 соответственно.Нижнее ограничение угла Р связано с обеспечением введения отраженного устройством 5 излучения в фокусирующую призму 1 под углом, превышающим угол полного внутреннего отражения призмы 1, 20Верхнее огр аничение угл а р связано с полным внутренним отражением излучения в призмах 7 устройства 5 отраженияУвеличение коэффициента преломле ния материала призм 7 свыше коэффициента преломления материала Фокусирующей призмы 1 приводит к уменьшению потерь излучения в наборе призм 7,Концентратор солнечного излучения работает следующим образом.Солнечное излучение падает награнь 2 (Фиг.1) входа фокусирующей призмы 1,пересекает последнюю и за" зор б входит в призму 7 устройства Б отражения. Солнечное излучение в приз,.5 ме 7 отражается гранью 9, выходит через грань 8, пересекает зазор б, входит в фокусирующую призму 1 под углом превышающим угол полного внутФ р ение го отр ажелия и, многократно пере отражаясь гранями 2 и 3, выходит концентрированным пучком из грани фокусирующей призмы 1, Пример вцполнения концентратора45солнечного излучения. 365 4Фокусирующая призмаконцентратора выполнена иэ материала с коэффициентом преломления д1,77 и имеетострый уголь,= бо.призмы 7 устройства 5 отражения концентратора выполнены из материалас коэффициентом преломления и = 1,5,Значения угла р призм 7 могутбыть выбраны в диапазоне 13 31 30 (ю И(17 ф 20, Степень концентрации беэучета потерь излучения в наборе призмсоставит К = 9,51. Практически достижимая степень концентрации составит К 7"8,5, что значительнопревышает степень концентрации известного концентратора, достигающую величину К " 2,6, Выполнение устройства 5отражения в виде призмы б, определенным образом ориентированной относительно фокусирующей призмы 1, позволяет ввести отраженное солнечноеизлучение в последнюю под углом,превышающим угол полного внутреннегоотражения, практически независимоот соотношения острого угла с и кб.эффициента преломления иматериалафокусирукщей призмы 1 и без потерьэтого излучения, поток которого определяется площадью грани 2 входа излучения в нее, что в свою очередьприводит к повьяпению степени концентрации излучения,Выполнение устройства 5 отражения концентратора в виде набора призм7 снижает его материалоемкость,чтоупрощает эксплуатацию концентратора.Увеличение степени концентрациипозволяет уменьшить количество фотопреобразователей на единицу установленной мощности при создании гелиоэнергетических установок на базе предлагаемого концентратора, что в своюочередь снижает стоимость и повышаетэффективность внедрения концентраторов и гелиоэнергетических установокна их основе,ВНИИПИ Зака ППП "и