Концентрирующая система солнечного излучения

(19) Щ 111) (5 Ц 5 Г 2432 18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам 1(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства(73) Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства(54) КОНЦЕНТРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(57) Использование. может быть использовано для солнечных энергетических установок Сущность изобретения: концентрирующая система содержит первичный парабопоцилиндрический концентратор К 1 и расположенный в его световом потоке вторичный преломляющий К 2, имеющий поверхность 3 выхода, прозрачную трубу 4, ось которой совпадает с фокальной линией К 1. К 2 выполнен в виде установленных внутри трубы 4 оптических структур 6, имеющих по высоте призматические участки, образующие с противоположной стенкой трубы 4 световодный канал 12, имеющий на торце поверхность выхода излучения При этом на поверхность 3 выхода излучения из системы концентрируется все излучение, приходящее на К 1, а в формировании концентрированного излучения участвует вся площадь К 1. Зиа,45 50 55 Изобретение относится к гелиоэнергетике, в частности к концентрирующим солнечное излучение системам для солнечныхэнергетических установок,Известна концентрирующая системасолнечного излучения, содержащая первичный концентратор и расположенный в егосветовом потоке вторичный концентратор,выполненный в виде фоклина и имеющийповерхность выхода излучения из системы.9 качестве первичного используются либопараболоцилиндрический отражатель.Недостаток известного решения - недостаточно высокие степени концентрации,получаемые на поверхности выхода излучения, так как указанные системы создаютконцентрацию, пропорциональную отношению поперечного сечения первичного концентратора к поперечному сечениюповерхности выхода излучения из вторичногоконцентратора, при этом длина поверхностивыхода равна длине концентрирующей системы,Известна концентрирующая системасолнечного излучения, содержащая первичный пэраболоцилиндрический концентратор и расположенный в его световом потокевторичный преломляющий концентратор ввиде цилиндрической линзы, имеющий поверхность выхода излучения в виде фокальной полосы.Недостаток известного решения - невы.сокие степени концентрации излучения наповерхности выхода, тэк как в концентрации излучения участвуют только поперечные раз еры первичного и вторичногоконцентраторов и не участвует длина концентратора,Целью изобретения является повышение концентрации на поверхности выхода,Цель достигается тем, что известная концентрирующая система солнечного излучения, содеркэщэя первичный пэраболоцилиндрический концентратор и расположенный в его световом потоке вторичный преломляющий концентратор, дополнительно содержит прозрачную трубу, ось которой совпадает с фокальной линией первичного концентратора, вторичный концентратор выполнен в виде установленных внутри трубы вдоль ее образующей параллельных друг другу оптических структур, имеющих по высоте призматические участки с преломляющими углами, направленными в сторону фокэльной линии первичного концентратора, труба со стороны, противоположной оптическил структурам, снабжена отрэжающил слоем. образующим с оптическими структурами световодный ка 5 10 15 20 25 30 35 40 нал, один иэ торцов которого служит поверхностью выхода излучения,Прозрачная труба, установленная в фокусе первичного пэраболоцилиндрического концентратора, и параллельные друг другу оптические структуры, установленные в трубе со стороны поступающего светового потока, обеспечивают поворот светового потока вдоль фокальной линии первичного концентратора. Это происходит потому, что оптические структуры имеют по высоте призматические участки с преломляющими углами, направленными в сторону фокальной линии первичного концентратора, Наличие отражающего слоя на противоположной стороне прозрачной трубы способствует увеличению концентрации эа счет дополнительного переиэлучения светового потока в сторону поверхности выхода излучения в пределах световодного канала.На фиг.1 показано поперечное сечение предложенной концентрирующей солнечное излучение системы с первичным концентратором в виде пара болоцилиндрического отражателя и вторичного концентратора, установленного в прозрачной трубе и выполненного на основе слоя последовательных преломляющих структур, здесь же показана схема прохождения лучей света; на фиг.2- продольное сечение системы, изображенной на фиг,1; на фиг.3 - оптические структуры (узел. на фиг,2),Кроме того, на фигурах указаны: О - ширина поверхности, воспринимающей излучение первичного концентратора; б - диаметр пустотелого световодного канала;1 гпах ипг 1- углы выхода излучения из слоя последовательных преломляющих структур; Е - длина концентрирующей системы; Г- точка оптического фокуса первичного концентратора,Концентрирующая система солнечного излучения содержит первичный параболоцилиндрический концентратор 1 (фиг,1) и расположенный в его световом потоке (указан стрелками) вторичный прелолляющий концентратор 2 (обведен штрихпунктирной линией), имеющий поверхность 3 выхода излучения, содержащий прозрачную трубу 4. ось которой совпадает с фокэльной линией 5 первичного концентратора 1 Вторичный концентратор 2 выполнен е виде установленных внутри трубы 4 вдоль ее образующей параллельных друг другу оптических структур б, имеющих по высов Н (фиг 2) призматические участки 7,8.9 и 10 с преломляющими углами гг, г,2, г.л и ,1 л, направленнымиыми в сторону 1;и л г,л линии 5первичного концентратора 1, Труба 4 со стороны. противоположной оптическим струкурал 6, снабжена отражающим слоем 11,обрдзуюцим с оптическими структурами 6световой кдал 12, один из торцов которогослужит поверхностью 3 выхода излучения.Концентрирующее солнечное излучение система работает следующим образом.Вся системд должна ориентироватьсяна положение солнца таким образом, чтобысолнечное излучение приходило ортогондльно нэ воспринимающую солнечное излучение плоскость О первичногоконцентратора 1,Солнечное излучение приходит на первичный концентратор 1 (фиг.1),например напэраболоцилиндрический отражатель, отражается и направляется в точку оптического фокуса Е, оасположенную на фокальнойлинии 5 но, не дойдя до фокуса Е, излучениепопадает оо вторичный концентратор 2,расположенный внутри прозрачной трубы4, проходит слой оптических преломляющихструктур 6 и выходит из них в пустотелыйсветоводный кандл 12 под углами наклона4 ах и Ьгг я сторону поверхности 3 выходаизлучения из системы, Необходимую траекторию луча в слое оптических структур6 обеспечивает наличие по высоте Нпризматических участков 7,8,9 и 10 спреломляющими углами а, а 2, аз и а 4,направленными в сторону фокальной линии5 первичого концентратора 1, В соетооодном канале 12 лучи, пройдя через оптический фокус Г концентратора 1, отразятся ототражающего псгрьтия 11 и зэтем попадутнд поверхность . выхода излучения из системы, рэсполохццой нд торце соетоводцого кандлд 12.Т: ;".;,ардзом ца поверхность 3 выходагюу ения из системы концентрируетсл всеизлучецие, приходящее нд первичный концентратор 1, при зто;л о формировании концепр ровдно о излучения участвует всяплощадь первичого концентратора.Кон.ердцизлучения в рассматридегсол случд опгеделяется следуощимобрдзам;К=т - ; = К К 2 Д 0,25 гг г.1 ветопропугкдние системы;К - концентрация первичного концент.т с рд;и. а, г г рация создаваемая вторичка.т р г гааама., .ег г со 0 ропускэния 7 Оп,;г: где 8,Й 2 - коэффициенты отражения первичного отражателя и слоя 11;5 т - коэффициент светопропусканиявторичного концентратора;тг - коэффициент пропускация прозра- ной трубы,Пример выполнения системы,10 Принимаем О - 5 м; б = 0,5 м: Ьах = 4;В = В 2=0,9,Светопропускание прозрачной трубыт 2=0,96 =0,92.Светопропускание четырех оптическихструктур 6 т =0,98 =0,85.Длина 1 системы определяется по длине световодного канала с учетом отражениялуча с углом выхода ггах1 =20 с 91 пах=14,3 м ,3)Общая площадь концентратора Я = О = =71,3 м, Общее светопропускание системы по (2)25 г= 0,9 0,9 0,85 0,92 = 0,63, ОпределяемК = - =10.Од30Определяем К по (1)К= т, - 0,63 х 363=-228. Ю 0,25 л ОКонцентрация предлагаемой концентрирующей системы по ,1) - 228, т,е. использование оторичного концентратора по 40 предлагаемому варианту в 22,8 рдзд (учтывдя, что К 1 = 10) повышает концентрацию излучения цд поверхностихода из системы.Технико-экономические преимуществаиспользования предлагаемого изобретения состолт о том, что увеличение концентрации о солнечных установках в случае использования теплоносителей ,пар, жидкдч среда) позволяет повысить температуру теплоносителя и тем самым КПД его преобразования, д в случае. использования прямых преобразователей энергии термоэлементов и фотоэлементов) - уменьшить площадь преобразователей, уменьшить их стоимость, поднлть КПД преобразования.(56) Баранов В,К. Пдраболотори еск кон кдк вторичный концентратор солнечной энергии. - Гелиотехникд, 1977, М 5, с 18-25,Патент СССР %4771, кл, Е 24 3 2/8 1262001361 Составитель Э.ТверьяновичТехред М.Моргентал Корректо уль едакгор Л.Волко Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 3035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Заказ 3125 1 роиэнодственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужоел Ула лги; Формула изобретения КОНЦЕНТРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА СОЛНЕЧНОГО ИЗ. лУчения. содержащая первичный параболоцилиндрический концентратор и расположенный в его световом потоке 5 вторичный преломляющий концентратор, имеющий поверхность выхода излучения, отличающаяся тем. что, с целью повышения концентрации излучения на поверхности выхода, система дополнительно 10 содержит прозрачную трубу, ось которой совпадает с фокальной линией первичного ,концентратора, вторичный концентратор выполнен в виде установленных в трубе вдоль ее образующей параллельных одна другой оптических структур, имеющих по высоте призматические участки с преломляющими углами, направленными в сторону фокальной линии первичного концентратора. труба со стороны, противоположной оптическим структурам, снабжена отражающим слоем, образующим с оптическими структурами световодный канал, один из торцов которого служит поверхностью выхода излучения.