Концентратор лучистой энергии

 

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 24 J 2/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898330/06 (22) 04.12.90 (46) 15.03.93. Бюл. N 10 (75) Ю,А.Ерухимович (56) БСЭ М. Советская энциклопедия, 1976, т.24, кн. 1, с.146., Авторское свидетельство СССР

¹ 777368, кл. F 24.! 2/10, 1980, (54) КОHЦЕНТPATOP f1УЧИСТОЙ ЭНЕPгии (57j Использование: в гелиотехнике для утилиЗации солнечной или другой лучистой энергии в устройствах с теплоносителем, преобразователями световой энергии в электрическую и т.п., передающими запасенную ими энергию потребителю. СущИзобретение относится к гелиотехнике, может быть использовано для утилизации солнечной или другой лучистой энергии в устройствах с теплоносителем, преобразова1 елями световой энергии в электрическую и т,п., передающими запасенную ими энергию потребителю.

Целью изобретения является повышение КПД концентратора до максимально возможных теоретически значений при возможности наращивания снимаемой мощности, Поставленная цель достигается тем, что зеркальный отражатель концентратора лучистой энергии в виде тела вращения составлен из и секций, внутренний диаметр каждой последующей секции совпадает с внешним диаметром предыдущей. а раз. Ж, 1802279 А! ность изобретения: концентратор изготавливают из нескольких секций, каждая из которых образована вращением симметричного отрезка параболы вокруг общей оси симметрии. Внешний диаметр предыдущей секции совпадает с внутренним диаметром последующей. Фокусное расстояние fp для

1 р-й секции равно 1р = — ("р — р — 1 )г, 2 где r> — радиус фокального кольца первой секции. Каждая секция имеет свою кольцевую трубку с теплоносителем, причем плотность перехватываемой лучистой энергии для каждой секции одинакова. Концентратор выполняется сборным, число секций в нем может быть изменено по потребности. 1 ил, ность этих циамет ов для р-й секции равна

2гр = 2 (Ур — р — 1 )r< где r> — радиус фокального кольца первой секции, 1< р< и, п 2, фокусное расстояние fp параболы, образующей р-ю секцию равно 0,5гр, места стыка секций и фокальные кольца располо- CO жены в плоскости, перпендикулярной оси 3 симметрии, а система накопления и съема энергии, например, разомкнутые кольцевые трубки с теплоносителем, подключены к од- ) ному общему накопителю и составляют единую энергосистему. Число секций может быть увеличено по потребности.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого концентратора в двух проекциях — спереди и в л обом центральном сечении.

1802279

Поверхность зеркального отражателя концентратора образована рядом стыкующихся друг с другом по линиям разъема

DD1, GG> и т,д. секций, отмеченных на чертеже цифрами.1, 2 и 3. В показанном на 5 чертеже примере и = 3. Каждая секция представляет собой тело вращения вокруг оси симметрии А отрезка параболы, соответст.венно АСД- для секции 1, DEG — для секции

2 и GTN — для секции 3, "0

Внутренний диаметр каждой последующей секции, например DD секции 2, совпа1 дает с внешним диаметром предыдущей, например, секции 1 и т,д, Разность внешнего и внутреннего диаметров р и секции взята равной 2гр = 2 (р — р — 1 )«где г1—

t радиус фокального кольца 0101 первой секции; < р < n, n >2. Например, при р =

=2 2г2 = GA — DA = 2(2 — 1)г1 " 0,818...г1; при р = 3 2 гз = 0,636...r1 и т.д, Фокусное 20 расстояние fp, равное длине отрезка С01 для первой секции, Е02 — для второй и ТОз

1 — для третьей взято равным — rp, Геометри2 ческое место стыков секций между собой— точки N, G, D. А, D, G u N и фокусы парабол — точки 01, Oz и Оз — лежат в плоскости NN, перпендикулярной оси симметрии А. Накопители энергии, например, разомкнутая кольцевая трубка для каждой . секции, а именно В1В1 для первой секции, В282 — для второй и ВзВз — для третьей, автономны для каждой секции. Обозначение Вр характеризует место ввода теплоносителя, а BI> — место для его отвода, При этом отвод теплоносителя от трубок в местах В1, Bz и Вз производится через один общий ствол к единой тепловой магистрали.

Койцентратор работает следующим образом.

Секция 1 работает тождественно прототипу, Варьируя расстоянием г1 между фокальной осью образующей параболы АСД и осью симметрии А концентратора, диаметром трубки теплоносителя, проходящего че-.

/ рез его сечение в точках 01 и 0 и скоростью протекания теплоносителя добиваются максимального КПД в первой секции, Этому оптимуму соответствует

50 отношение =- 2r> = const.

Ц

Для второй секции (р = 2) rz = (2 — 1)r1 =

0,414....г1. При этом Sz = 51. Если теплоноситель прогонять сквозь кольцевую трубку второй секции с увеличенной в отношении г1/гг раз по сравнению со скоростью в первой секции, то условие оптимума, соответствующее максимуму КПД сохранится.

Аналогичная ситуация имеет место для любой последующей секции, так как геометрия концентратора выбрана из условия Sp =

=51=const. Следовательно, условия нагрева теплоносителя для всех секций будут одинаковы и одинаковой окажется его температу1 ра во всех трубках Îp Ор, что позволяет соединить их в одну общую магистраль без потерь тепла. Добавляя новые секции, можно наращивать снимаемую с концентратора мощность, Для этого секции делают съемными.

Изобретение позволяет более эффективно использовать концентратор лучистой энергии с кольцевым теплоносителем или преобразователями световой энергии в электрическую. Для пропорционального увеличения снимаемой мощности достаточно нарастить соответствующее число секций, оставляя существующее поворотное устройство и систему наведения, В случае прототипа для увеличения мощности пришлось бы ставить рядом и однотипных концентраторов и соединять их между собой дополнительными длинными трубками для перекачки теплоносителя, что неизбежно ведет к потерям.

Формула изобретения

Концентратор лучистой энергии, состоящий из зеркального отражателя в виде тела вращения симметричного отрезка параболы вокруг оси симметрии, фокальная ось параболы параллельны оси симметрии конфокального параболе накопителя энергии кольцевой формы, отличающийся тем, что, с целью повышения его КПД при возмо>кности наращивания снимаемой мощности, зеркальный отражатель составлен иэ п секций, внутренний диаметр каждой последующей секции совпадает с внешним диа- метром предыдущей, а разность этих диаметров для -й секции взята равной 2l p=

2 (Ур — р —. 1 )r>, где ц — радиус фокального кольца первой секции, 1 р n, п 2, фокусное расстояние fp параболы, образующей поверхность р-й секции. равно

rp, геометрическое место стыков секций и фокусы парабол лежат в плоскости, перпендикулярной оси симметрии, а накопители энергии автономны для каждой секции и имеют один общий отвод.

1802279 г

Составитель Ю.Ерухимович

Редактор А.Павловская Техред М.Моргентал Корректор N.MÓñêà

Заказ 845 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