Использование вторичных концентраторов солнечного потока

Фоконы в качестве вторичных концентраторов и для равномеризации распределения плотности концентрированного потока солнечного излучения широко применяются в гелиотехнике [1÷5]. Обзор литературы показывает что, часто авторы ограничивались математическим моделированием и расчетом характеритик фоконов, так как при практической установке проявляются следующие проблемы:

• -    при установке фоконов в фокальную зону широкоапертурных концентраторов (апертурный угол больше 60o), таких как БСП (Большая солнечная печь) тепловой мощностью 1000 кВт Узбекистана и Франции [67] входное отверстие фокона не может принимать вес падающий поток энергии;

• -    часть энергии лучистого потока падает на корпус установки и затрачивается на нагрев корпуса самого фокона;

Тонкостенный фокон - вторичный концентратор.

Созданной фокон изготовлен из тонкостенного металлического листа (0,5мм) с коэффициентом отражения 60%. Фокон имеет следующие геометрические характеристики: входное отверстие 200 мм, выходное отверстие 400 мм, длина 500 мм. Внутренняя часть фокона покрыта отражающей пленкой - фольгой с коэффициентом отражения 80%. Фокон установили в фокальную зону БСП Узбекистана [6] (рис.1). В процессе работы фокон охлаждается холодной водой и расход охлаждаемой воды.

Рис.1. Фокон установленный в фокальную зону БСП. 1-защитный экран, 2- фокон, 3- координатный стол для управления положением фокона.

Распределение энергии на выхода фокона измерили Системой Технического Зрения (СТЗ) [8], в качестве диффузно-отражающего экрана использован термостойкий ткан типа КТ-11. Эксперименты фокона в условия БСП, показали что, основная энергия концентрируются у выхода фокона и дальшеот выходного отверстие лучи расходится. Чтобы получит изображение вторично концентрированного пятна, на выходе фокона придется наклонить экран на несколько градусов. На рис.2 приведен график распределения относительной плотностиэнергии лучистого потока солнца (изолиний яркостей) полученные с помощью СТЗ.

Рис.3. Объёмный график распределения плотности потока солнечной энергии на выходе тонкостенного фокона

Рис.2. Изолиний яркостей полученные на выходе фоконом легкой конструкции в фокальной зоне БСП.

Как видно, из рисунка 3, на выходе фокона плотности концентрированного потока не только увеличивается, но и происходит равномеризация распределения облученности.

Фокон для равномеризация концентрированного солнечного потока. Некоторые типы фоконов могут быть использованы как концентратор меньшим коэффициентом концентрации[9,10]. В работах [11,12] представлены некоторые особенности использования солнечных конических концентраторов.

Рис.4. Фронтальный вид конического фокона. 1-входное отверстие фокона, 2-выходное отверстие фокона, 3-активный элемент - кристалл алюминий иттриевый гранат, 4- штуцера для охлождающей воды.

Рис.5. Вид с боку конического фокона. 1- корпус фокона, 2-корпус активного элемента, 3-штуцера для охлождающнй воды кристаллов.

Выводы

Созданный нами тонкостенный фокон обладает лёгкой конструкцией и удобно для эксплуатации. Испытуемые образцы можно расположит внутри фокона или у выхода фокона. На выходе фокона плотности концентрированного потока не увеличивается и происходит равномерная распределения облученности.