Фокусирующий коллектор солнечной энергии

 

Использование: в гелиотехнике в солнечных энергетических и технологических установках с неподвижными концентраторами . Сущность изобретения: в солнечном коллекторе с неподвижным отражателем 1 сферической формы приемник 2 выполнен в виде поверхности вращения с образующей эвольвентой эпициклоиды специального вида , обеспечивающей нормальное по отношению к поверхности расположение отраженных солнечных лучей, f ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s Г 24 J 2/10 гф (го

К BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) (22) (46) (71) ров тут (72) (56) кл, (54)

НЕ

ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

OMCTBO СССР

ПАТЕНТ CCCP) 1

4870332/06

02,10.90

07,02.93. Бюл, N 5

Симферопольский филиал Днепропеткого инженерно- строительного инстиА.Т.Дворецкий

Патент США N. 4150663.

24 J 3/02, 1979, ФОКУСИРУЮЩИЙ КОЛЛЕKTOP СОЛНОЙ ЭНЕРГИИ

„., Я2„„1793170 А1 (57) Использование: в гелиотехнике в солнечных энергетических и технологических установках с неподвижными концентраторами. Сущность изобретения . в солнечном коллекторе с неподвижным отражателем I сферической формы приемник 2 выполнен в виде поверхности вращения с образующей эвольвентой эпициклоиДы специального вида, обеспечивающей нормальное по отношению к поверхности расположение отраженных солнечных лучей, 1 ил.

Изобретение относигся к гелиотехнике, в частности к неподвижным концентраторам солнечной энергии для солнечных энергетических и технологических установок.

Из известйых коллекторов солнечной энергии наиболее близким по техническому решению является фокусирующий коллектор солнечной энергии, содержащий неподвижный сферический отражатель и подвижный приемник. 10

Целью изобретения является повышение эффективности использования солнечной энергии путем формообразования приемника, воспринимающего солнечную радиацию нормально к своей поверхности.

На чертеже показана конструктивная схема коллектора солнечной энергии с огибающей отраженных лучей, Фокусирующий коллектор солнечной энергии содержит неподвижное зеркало 1 сферической формы. Приемник 2 может вращаться вокруг шарнира 3, причем ось 4 приемника 2 во всех своих положениях расположена вдоль направления падающих лучей S, 25

Устройство работает следующим образам.

Отраженные от неподвижного сферического отражателя солнечные лучи падают на поверхность приемника, ось которого при З0 помощи следящей системы направлена на солнце. Поверхность приемника формообразована таким образом, что отраженные от атра>кателя лучи нормальны к поверхности приемника, 35

Отраженные от окружности К сферического отражателя солнечные лучи огибаются эпициклоидой специального вида. В системе координат OXZ параметрическое . уравнение эпициклоиды следующее: 40

Ъ

Z - =cos О-- cos 0 соз2 О !.

Х = sin Π— — сов О cos2 О (1)

1 45

Параметрическое уравнение эвольвенты эпициклоиды специального вида в век-. торной форме;

r> = г+ {1o+ S) t или в координатной форме

Zt = Z+(!о — S)t

Х1 = X+ (lp — S)t

) где r — вектор (>чки эволюты;

r1 — вектор точки эвольвенты;

t — единичный вектор касательной к эпициклоиде (для уравнения эвольвенты является параметром);

4 — длина начального отрезка на эволюте или длина касательной в начальной точке

Тр эволюты

Положение начальной точки зависит от начального (оптимального) угла 0 60;

S — длина дуги эволюты вычисляется по формуле: о

S= dS, где бЯ=

Из формулы(1) производныеЕ и X равны

Z = — cos2 Πsin 0

2

X =Зз!и О cos О и после подстановок и упрощений получаем длину дуги Эпициклоиды (эволюты)

-d8=- cos8 з

s ) — cos 2 (> sinР(>+ 9s(n

Единичный вектор t касательной к эпициклоиде

Параметрическое уравнение отра>кеннаго луча, касательного к эпициклоиде, имеет вид: 50 (X — sin 0) cos О =(Z — сов О ) sin 0, (2)

Оптимальным с точки зрения приема лучистой энергии приемник должен быть с поверхностью, нормальной к отраженным лучам. 55

Для сферического отражателя опти- мальная форма приемника должна быть в виде поверхности с образующей эвольвентой эпициклоиды специального вида (1).

Е! Х1 т-((-. )-(cos2 8, sin 2 О), В результате подстановок и преобразований окончательное уравнение эвольвенты в координатной форме

Zt Z+(lp — — сов О ) cos2 О;

2

Х1=Х+(4 — — cos О) sin2 0

1793 1 70

Эффективность предлагаемого солнечо коллектора по сравнению с аналогом спечивается использованием оптимал ьс точки зрения приема лучистой энергии формой приемника, в каждой точке которого отраженный луч перпендикулярен поверхности отражателя, но об но

Z< =2+(4 — — 2 соз 0) соз2 0:

Х1=Х+(!о =2 со$0 ) $!п2 0

Составитель А.Дворецкий

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева!

Редактор

Заказ 492 Тираж Подписное !

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 эн че не во с но те по нь ет ко

Формула изобретения

Фокусирующий коллектор солнечной ргии включающий неподвижный сферикий отражатель, расположенный внутри о подвижный приемник, имеющий криинейную образующую, о т л и ч а ю щ и йтем, что, с целью повышения эффективти использования солнечной энергии пум обеспечения нормального к ерхности приемника падения отраженх солнечных лучей, образующая описывая уравнением эвольвенты в рдинатной форме где Zi> X> — текущие координаты эвольвенты;

Z и Х вЂ” текущие координаты эпициклоиды, являющейся эволютой;

4 — длина начального отрезка на эволюте;

0 — угол падения солнечных лучей.