Солнечный коллектор

, Ю.Лунин Ме тво СССР6. 1988,00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к гелиотехникеи направлено на повышение оптического КПД солнечного коллектора. Солнечный коллектор содержит ряд параллельных расположенных в одной плоскости равноудаленных одна от другой светопоглощающих трубок 1 и гофрированный отражатель 2 треугольного профиля, нижние ребра которого расположены под светопоглощающими трубками. Грани отражателя образуют между собой двугранный угол 133 20, их ширина в 1,85 раз, а расстояние между ними и центрами трубок в 1,97 раз больше радиуса трубок. 1 ил.г 2= Н) Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к фокусирующим коллекторам,Цель изобретения - повышение оптического КПД.На чертеже показана конструктивная 5 схема предлагаемого коллектора (с элементами расчетной схемы).Солнечный коллектор содержит ряд параллельных расположенных в одной плоскости равноудаленных одна от другой 10 светопоглощающих трубок 1 и гофрированный отражатель 2 треугольного профиля, нижние ребра которого расположены под светопоглощающими трубками, Радиус Я трубок, величина двугран ного угла ф между 15 гранями отражателя, расстояния в и Н между центрами трубок, а также между центрами трубок и нижними ребрами отражателя связаны системой равенств ЗОСолнечный коллектор работает следующим образом.Солнечное излучение, падающее на коллектор, частично попадает на верхнюю часть поверхности трубок 1 с теплоносите лем, а частично проходит между ними и попадает на отражатель 2. Конструктивные соотношения параметров элементов коллектора обеспечивают переотражение любого прошедшего между трубками40 солнечного луча на их нижнюю часть поверхности.Пространство между отражателем и защитным стеклом при наличии корпуса может быть заполнено средой подавляющей 45 конвекцию, например вакуумировано, Поверхность светопоглощающих трубок может быть покрыта слоем, селективно отражающим излучение ИК-диапазона длин волн оптического излучения. 50Для обоснования присущих солнечному коллектору свойств полной утилизации па. дающего нанего солнечного (как прямого, так и рассеянного) излучения рассматрива. , ют основные соотношения, определяющие 55 условия переотражения всех лучей, уп,ваших на отражатель 2, на трубки 1,Анализ хода лучей в оптической системе коллектора производят в силу ее плоской симметрии только в поперечной плоскости коллектора, которую характеризуют системой координат ХОУ.В водят следующие обозначения;Ь - расстояние между осями трубок, соответственно центрами окружностей 01,02 иОз;ф - величина двугранного угла между гранями соответственно;а = 0,5 (л - Р) - угол Е АОС;Н и В - соответственно высота расположения (У - координата) центра труб и радиус;б = Н соза - расстояние между центрами трубок и гранями;0,5 Ь- ширина граней,соз аРассматриваем условие, обеспечивающее отсутствие обратно отраженных неутилизованных лучей при однократном отражении от граней, Этим условием будет покрытие проекции окружности Оз на прямую АС или Строят мнимое изображение окружностей трубок. При этом отметим, имея ввиду касание граней Р 1 и Р 2 центра координат и симметричное расположение окружностей относительно оси Уо, эквивалентность мнимого изображения, соответствующего зеркальному отображению, развороту окружностей на угол ф,где (р и р - угловое расположение точки 02соответственно в действительном и мнимом положениях;- угловое положение плоскостей граней, соответственно прямых Р 1 и Р 2 в плоскости ХОУ,Строим мнимое изображение 02 окружности 02 относительно прямой Р 2, для кото,Ерых, у = - ,=а и соответственно ф =2 а2На основе имеющихся данных записываем значения радиусов векторов центров окружностей 01, 02 и 02 в введенной систе 1ме координат1688072 Тогда еще одним необходимым условием отсутствия неутилизированных однократно отраженных лучей будет отсутствие 5 прямых, проходящих между окружностями 01,02 и 02 или В- = минЬрое соответствует ной общей поверх х труб и, следоват рь на теплоизлучен условию мини- ности теплоприельно, минимуму ие с их поверхнож тношений (1-6) е значение В/Ь и (1),(3) и (4). Для рждения достаиэ неравенства ных уравнений=л - 2 а чтое неравенстваЬ Н . вп 21+(1+соз 2 а- 3) пр вия от аженн практи уходе ед- точ сут (1).( ых для че- бы од- так НР отражени Р 2) расномуходуие центра В Ь ля Р 1 =л,адля Р 2 Д= а и о = - , то для двойного мнимо2- = зпф+ соН Ь ЬЧисленноестественно вений величиначения: ние одноократноажениюоженной решение систем положительной Ь;В,Н и Д даю равнени асти зна едующи-0.08356 с 0,25 5 Ь тяа+ Н аз 2 а-Ьз ешении сичкой минио любое ловий нераситуажениеится к л лг 2= Нзи 2 а- Н соз 2 а) учетом значении вектороложно преобразовать Совокупность неравенств ( ставляет собой достаточные усл ствия выхода однократно от лучей, поскольку они описывают ски все возможные ситуации пр нократно отраженных лучей,Для анализа хода двукратн ных лучей (последовательно от Р сматриваем соответствующее да лучей двойное мнимое изображе окружности,Поскольку д- аизображения ф =4 а+ - .Л2Полученное мнимое изображезначно соответствует мнимому (однму зеркальному) изобротносительно прямой 00, располподуглом =2 а+ - ,Л2При этом точка С является прточки А на данную прямую.Очевидно, что вместе с вектортот же угол разворачивается прямакоторой располагаются центрыстей,Таким образом, анализ отсдвукратного отраженных неутилиных лучей сводится к анализу одотраженных лучей. Очевидным услосутствия последних будет покрытиции окружности Оз на прямую ОС Таким образом. три возможн ции, определяющие обратное о падающих на коллектор лучей, с системе из пяти неравенств, которые содержат четыре независимые переменные Ь,В,Н иа.Решение этих соотношений целесообразно проводить при условии Анализ указанных соо зывает, что минимально еделяется неравенствам тверждения этого утве о решить вытекающую ) и (4) систему нелиней переменных В/Ь, Н/Ь и ф убедиться, что остальны же выполняются Непосредственно убеждаемся, что неравенства (2) и (5) соблюдаются также. Соответственно имеем Н айден н ые значения (при стемы уравнений) являются т мума Я/Ь; Действитель увеличение В/Ь не нарушает у венств (1 - 5).1688072 В 0,5 Н ---- сов ф/2 0,5 10- = зпф+ - сов 3, й Н Ь Ь Составитель А,СмирнТехред М.Моргентал Редактор Т.Горячева3 Корр М,Де мчи аказ 3701 8 НИИПИ Го Тираж 375рственнопо комитета и113035, Москва, Жроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретения Солнечный коллектор, содержащий ряд параллельных расположенных в одной плоскости равноудаленных одна от другой светопоплощающих трубок и гофрированный отражатель треугольного профиля, нижние ребра которого расположены под светопоглощающими трубками, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения,олтического КПД, радиус В трубок, величина дМущнропо угла р между гранями отражателя, расстояния Ь и Н между центрами трубок, а также между центрами трубок и нижними ребрами отражателя связаны системой равенств Подписноеэобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб 4/5