Концентраторы асимметричные с дополнительными отражателями

На рис. 7.24 представлен общий вид солнечного модуля с концентратором, где основной зеркальный отражатель выполнен в виде одной ветви параболоцилиндрического концентратора с апертурным углом 36° и двух цилиндрических зеркальных отражателей с радиусами R и d, а края полосы приемника излучения совпадают с оптической осью и ветвью третьего зеркального отражателя^[1].

Рис. 7.24. Стационарный асимметричный концентратор со вторичным отражателем, апертурным углом 36° и приемником в вертикальной плоскости (пояснения в тексте).

Солнечный модуль с концентратором содержит основной фокусирующий параболоцилиндрический зеркальный отражатель 1 с апертурным углом (3, приемником с двусторонней рабочей поверхностью 2, фокальной осью 3 и фокальной плоскостью отражателя 4.

Ширина солнечного модуля в горизонтальной плоскости равна ширине D модуля 5 концентратора плюс радиус R второго полуцилиндрического отражателя 6. Приемник 2 с оптической шириной d установлен перпендикулярно плоскости модуля 5 между фокальной осью 3 и осью Oj третьего полуцилиндрического зеркального отражателя 7. Фокальная плоскость 3 наклонена к горизонтальной плоскости 8 под утлом (3. Солнечный модуль с концентратором 1 крепится к горизонтальной плоскости 8 с помощью опор 9.

Угол (3 может изменяться в пределах от pj = 113,75° - ср до |3₂ ⁼ = 66,250 — <�р + S. В первом случае (З_х фокальная плоскость 4 параболоцилиндрического концентратора 1 направлена на положение Солнца 22 июня (летнее солнцестояние), во втором случае Р₂ ветвь параболоцилиндрического концентратора 1 направлена на положение Солнца 22 декабря (зимнее солнцестояние).

На рис. 7.25 солнечный модуль с концентратором содержит линейнофокусирующий зеркальный отражатель, состоящий из параболоцилиндрического зеркального отражателя 1 с фокальной осью 3 и расположенного за фокальной плоскостью 4 кругового цилиндрического отражателя 10 с радиусом, равным фокусному расстоянию параболоцилиндрического концентратора.

Рис. 7.25. Стационарный асимметричный концентратор со вторичным отражателем, апертурным углом 36° и приемником в горизонтальной плоскости (пояснения в тексте).

Для увеличения концентрации солнечного излучения солнечный модуль содержит второй полуцилиндрический отражатель 6 с радиусом R = AF/2 = OF и третий полуцилиндрический отражатель 7 с радиусом R₂ = FOj = R/2. Приемник излучения 2 имеет ширину d = R₂ и установлен в плоскости миделя 5 между фокальной осью 3 параболоцилиндрического отражателя 1 и оптической осью Oj третьего зеркального отражателя 7.

Для солнечных модулей с дополнительным вторым 6 и третьим 7 полуцилиндрическим отражателем на рис. 7.26 полоса концентрированного солнечного излучения в течение времени Г₀/4 попадает на одну поверхность приемника 2, а в течение времени с Т₀/4 до Г₀/2 переотражается с помощью третьего дополнительного зеркального отражателя 7 на противоположную рабочую поверхность приемника 2. В результате площадь приемника 2 уменьшается в 2 раза и возрастает коэффициент концентрации. При снижении угла склонения Солнца солнечное излучение, сконцентрированное параболоцилиндрическим концентратором 1, перемещается в фокальной плоскости 4 от фокальной оси 3 вниз. По истечении времени Т = Т₀/2 при переходе концентрированного излучения вниз через оптическую ось О второго полуцилиндрического отражателя поворачивают на 180° вокруг оси О, третий полуцилиндрический зеркальный отражатель 7. При этом сконцентрированное солнечное излучение отражается от второго дополнительного зеркального отражателя 6 и попадает на третий зеркальный отражатель 7 и приемник 2 с двусторонней рабочей поверхностью. Эффективность использования солнечного излучения увеличивается за счет перераспределения концентрированного излучения на полуцилиндрическом отражателе 6 или 7 и более однородного и равномерного освещения приемника 2.

Рис. 7.26. Солнечный модуль с асимметричным концентратором и симметричным расположением приемника в фокальной плоскости (пояснения в тексте).

Коэффициент геометрической концентрации для модуля с тремя зеркальными отражателями равен.

Для б = 24°, 32°, 36° значения геометрической концентрации составляют 24,2, 14,2 и 11,6 соответственно, т. е.

введение

третьего зеркального концентратора увеличивает коэффициент концентрации до 11,6—24,2-кратной.

• [1] Патент РФ № 2 191 329. Солнечный модуль с концентратором / П. П. Безруких, А. Т. Беленов, В. И. Поляков, Д. С. Стребков, Э. В. Тверьянович // БИ. 2002. № 29-