Концентратор солнечного излучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК 2/ 51) 5 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН КОМУ ВТО ЕТЕЛЬСТВУ(57) Испол нечной зн ра излуч концентра выходное го падает плоских у с коничес ческие отр так, что и выходного лярны к пл ил. Л 00 5 а ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР(71) Институт технической механики АН УССР(54) КОНЦЕНТРАТОР СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУ- ЧЕНИЯ ьзование: повышение сбора солергии посредством концентратоения. Сущность изобретения: тор солнечного излучения имеет отверстие 1, на плоскость котороЧветовой поток, отражающийся от астков 2 и 3, которые сопряжены ими участками 4, При этом кониажающие участки 4 расположены х вершины совпадают с углами отверстия 1, а оси 5 перпендикуоскости выходного отверстия 1. 4Изобретение относится к гелиотехнике,в частности к низкопотенциальным концентраторам солнечной энергии для солнечныхэнергетических установок с фотопреобразователями. 5Цель изобретения - повышение эффективности солнечной энергии для фотоэлектрических преобразователей за счетобеспечения равномерной засветки выходного отверстия приоднократном отражении 10от зеркальных поверхностей.В концентраторе солнечного излучения,содержащем плоские боковыеграни усеченной пирамиды, соединенные коническимиповерхностями в углах при вершинах малого основания, равновеликие основания служат гранями входа и выхода излучения,плоские и конические боковые грани выполнены со светоотражающйм покрытием иориентированы под одинаковым углом к 20плоскости выходного отверстия, а контурвходного отверстия образован линией пересечения отражающих поверхностей и плоскостей, перпендикулярных плоскостивыходного отверстия соответственно на 25расстоянии 0,5 а(Кг - 1) и 0,5 Ь(ГК, -1)где а и Ь - длины сторон выходного отверстия, а Кг - коэффициент геометрическойконцентрации,На фиг. 1 изображен концентратор 30солнечного излучения; на фиг, 2 и 3 -схема засветки выходного отверстия ототдельных участков отражающей поверхности: соответственно от плоского (фиг,2) и конического (фиг, 3) участков отражающей поверхности; на фиг. 4 - схема засветки,Концентратор солнечного излучения содержит выходное отверстие 1, на плоскостькоторого падает световой поток, отражающийся от плоских участков 2 и 3, которыесопряжены с коническими участками 4, При .этом конические отражающие поверхности4 расположены так, что их вершины совпадают с углами выходного отверстия 1, а оси 455 перпендикулярны к плоскости выходногоотверстия 1.Входной контур ограничен плоскостями6, отстоящими от сторон выходного отверстия на расстоянии 0,5 а(%-1) и 0,5 Ь(Л) 50соответственно и параллельными осям 5,Пересечение отражающих поверхностей сплоскостями 6 дает в плане прямоугольник, подобный выходному отверстию, Таким образом реализуется возможность 55беззазорной компоновки концентраторовв батарею.Для обоснования выбора расстояния0,5 а(Л) и 0,5 Ь (ъ%-1) определяющего расположение плоскостей 6 проведем доказательство: пусть э и Ь - габариты выходного отверстия, тогда а+а(Л - 1) и Ю+ Ь( 1 Ж - 1) - габариты входного отверстия. Найдем площадь входного отверстияЯвх=(а+ а(Л - 1 (Ь+ Ь( Лч - 13= = афЬ(1+- 1) (1+ Л - 11==а Ь Кг=Явых Кг.Таким образом доказано, что получен коэффициент концентрации К, Концентратор работает следующим образом: параллель- ный поток солнечного излучения ограниченный контуром входного отверстия концентрируется в поток однородной поплотности в плоскости выходного отверстия, который складывается из девяти отдельных частей, Первая - прямо падающаячасть, Четыре части от плоских участков отражающей поверхности 2 и 3. Равномерность засветки от этих частей очевидна (см. фиг, 2), Четыре части от конусных участков отражающей поверхности 4. Схема засветки от конусной части отражающей поверхности (см. фиг. 3).Равномерность засветки выходного отверстия от конусного участка реализуется только при их взаимном. расположении изображенном на фиг. 3, При этом каждая элементарная полоска вдоль образующей конусной части 4 отражающей поверхности обеспечивает равномерную засветку соответствующей полоски в плоскости выходного отверстия 1,Использование предлагаемого концентратора по сравнению с существующими позволяет получить более высокий коэффициент геометрической концентрации при однократном отражении светового потока. Т.к. равномерность засветки выходного отверстия нами была доказана выше, то коэффициент геометрической концентрации определяется из формулы8 8 Х Заых где Я - площадь входного отверстия, Звых - площадь выходного отверстия,Проведем оценку величины Кг. Исходим из геометрического построения (фиг. 4),На фиг. 4 АВ=1 - линейный габарит выходного отверстия; ДС=Ь - высота фокона; ВС - линейный элемент отражающей поверхности: а- угол падения потока солнечного излучения на отражающую поверхность,1+х =птд ах =птдаРешая систему, получим1 - д а2х=1+сдалаУчитывая, что О а 45, получаем 0 х 1, Значит, величина Кг лежит в пределах 0 Кг 9. Увеличение коэффициента геометрической концентрации в сочетании с однократным отражением и равномерной засветкой выходного отверстия обеспечивает достижениепоставленной цели; повышение эффективности сбора солнечной энергии,Применение предлагаемого концентратора позволит сократить площадь дорогостоящих фото преобразователей и увеличить эффективность их работы. формула изобретения Концентратор солнечного излучения,содержащий плоские боковые грани усеченной пирамиды, соединенные коническими 5 поверхностями в углах при вершинах малого основания, разновеликие основания служат гранями входа и выхода излучения, о тл ич а ю щи й с ятем, что, с целью повышения эффективности эа счет обеспечения 10 равномерности и увеличения интенсивности засветки в плоскости выходного отверстия, плоские и конические боковые грани выполнены со свтеоотражающим покрытием и ориентированы под одинаковым углом 15 к плоскости выходного отверстия, а контурвходного отверстия образован линией пересечения отражающих поверхностей и плоскостей, перпендикулярных плоскости выходного отверстия, и отстроит от сторон 20 контура выходного отверстия соответственно на расстоянии 0,5 а фК, - 1) и 0,5 в(%-1), где а и Ь - длины сторон выходного отверстия, а К - коэффициент геометрической концентрации.фиг Составитель В.ХотюнТехред М.Моргентал ектор И.Муска Т,Шагова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1715 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5