Концентраторы солнечной энергии
Многие производства требуют высоких температур от 500 до 20000С, чем те, которые можно получить с помощью лучших плоских пластинчатых нагревателей. Концентрирующий коллектор (гелиостат) включает в себя приёмник, поглощающий излучение и преобразующий его в какой – либо другой вид энергии и концентратор, который представляет собой оптимистическую систему, направляющую поток на приёмник. Обычно концентратор требуется непрерывно поворачивать, чтобы он во время работы был обращён к Солнцу. Апертура системы Аа есть площадь поверхности концентратора, обращённой к потоку излучения. Коэффициент концентрации У определяется как отношение апертуры к площади поверхности приёмника:
У = Аа/Ап (6.16)
Для идеального коллектора Х представляет собой отношение плотности потока излучения на приёмнике к плотности потока на концентраторе. Расстояние до Солнца L и его радиус Гc определяют конечный угол на поверхности Земли, который ограничивает коэффициент концентрации величиной: У < (L/Гc) = 45000 (6.17)
.
Рис. 6.7. Параболический концентратор
Показаны: приёмник, проходящий вдоль оси, опоры, поддерживающие приёмник и зеркало (а) и сечение устройства (б). 1- экран; 2- поглотитель; зеркало.
Параболический вогнутый концентратор
На рис.6.7. показан типичный коллектор. Концентратор представляет собой параболическое зеркало длиной ℓ с приёмником, расположенным вдоль его оси. Это даёт концентрацию энергии только в одном направлении, поэтому коэффициент концентрации меньше, чем для параболоида. Необходимо, чтобы коллектор следил за Солнцем только в одном направлении. Ось располагают с Запада на Восток, и зеркало автоматически поворачивается вокруг оси, отслеживая наклон в сторону Солнца. Энергия, поглощаемая приёмной трубкой, равна:
Рабс = ρс*αп*Ап*Gс, (6.18)
где ρс – коэффициент отражения концентратора;
αп – коэффициент поглощения приёмника;
Ап – площадь;
Gс – средняя облучённость зеркала.
Экран (рис. 6.7.), уменьшает тепловые потери поглотителя, а также закрывает его от прямого излучения, которое незначительно по сравнению с концентрированным. Приёмник теряет энергию только в направлениях, не защищённых экраном. Он излучает:
Ррад = ε·(σТr4)·(2πrℓ)·(1-ζ/π), (6.19)
где Т, ε и г – температура, излучательная способность и радиус поглощающей трубки; σ – постоянная Стефана – Больцмана = 5,67·10 -8Вт/м2К4
Обычно выбирают
г = D´·θ, (6.20)
приёмник, где D´ - расстояние от концентратора до трубки.
Все тепловые потери, кроме радиационных, можно исключить, поэтому Ррад = Рабс.
Максимальная температура составит 1160К.
Температура Т = 1160К намного выше той, которую можно получить с помощью плоского пластинчатого приёмника. При благоприятных условиях жидкость можно нагреть до 7000С. Если использовать объёмный параболический концентратор, который имеет форму параболоида вращения, то возможно достижение температуры до 3000К, но конструирование представляет большие трудности.
Дата добавления: 2016-02-09; просмотров: 1358;