Применение солнечной энергии

НЕКОТОРЫЕ ОТРАЖАЮЩИЕ И КОНЦЕНТРИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ. БЕЗ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СОЛНЦЕМ

Составной параболический концентратор. В боль]

шинстве применяемых на практике солнечных энерге! тических установок степень концентрации солнечного; излучения* должна составлять около 10 или более, что] бы достигнуть высоких температур. Это можно сделать? с помощью различных следящих систем, но было бы значительно выгоднее, если бы требуемая степень кон] центрации достигалась неподвижным коллектором. Ин! тересная разновидность концентратора, первоначальна названного идеальным цилидрическим световым коллека тором, была предложена в 1974 г. Уинстоном [54]. Эт| разработка основывалась на наблюдениях излучения Черенкова в экспериментах в области физики части! высоких энергий, проводившихся в США [55] и СССІ

[56]. На рис. 3.11 показано поперечное сечение кон­струкции, известной под названием составного парабо­лического концентратора. Степень концентрации вплоть до 10 может быть достигнута без суточного слежения, если же допустимы меньшие значения степени концен­трации, примерно 3, то может не потребоваться даже сезонная корректировка. Как показано на рис. 3.11, фо­кус правой параболы лежит на основании левой парабо­лы и наоборот. Ось каждой параболы наклонена к вер­тикальной оптической оси.

Собирание тепла может осуществляться с помощью цилиндрических коллекто­ров, обладающих свойства­ми абсолютно черного тела и расположенных на осно­вании параболической кон­струкции*.

Спиральный или «раку­шечный» коллектор. Пре­образование составного па­раболического концентра­тора в односторонний пара­болический профиль, закан­чивающийся круговым отражателем, было описано Раб - лом [57]. Как показано на рис. 3.12, спиральный коллек­тор состоит из изогнутых по спирали профилей. Попадая в спираль, прямая радиация не может выйти за ее преде­лы, а продолжает отражаться в глубь спирали, пока не достигнет поглощающего элемента, изображенного на рис. 3.12 в виде круглой трубы. Для солнечных термо­электрогенераторов Смит предложил создать па­раболический входной участок, переходящий в спи­раль, и вакуумированный промежуток вокруг коллекто­ра [58]. Заявка на изобретение отражателя, профиль которого рассчитан таким образом, что все излучение, Диффузное или зеркальное, которое попадает в устрой­ство через входное сечение, должно в конце концов по­пасть на поглощающий элемент конструкции и не мо­жет быть отражено наружу, было зарегистрировано в

* Устройства, аналогичные конструкции, показанной на рис. 3.11 в терминологии, которая применяется в СССР, называются фокли - нэми. Если же такой концентратор представляет собой поверхность вРащения, то он называется фоконом. (Прим. ред.)

Австралии [59], а один из участников конкурса по сол­нечному отоплению, проводившегося в 1975 г. Ассоци­ацией развития медной промышленности в Великобри­тании, разработал логарифмическую или равноуголь­ную спиральную систему [60].

Трапецеидальный коллектор с небольшой степенью концентрации. Небольшая степень концентрации сол­нечной энергии может быть достигнута за счет того, что излучение, падающее на некоторую поверхность, отра­жается от нее на площадь меньших размеров. Поскольку фокусирование не требуется, то можно использовать как прямую, так и диффузную радиацию. Простой, легкий в

Рис. 3.13. Трапецеидальный сол-<
нечный коллектор.

1 — поглощающая пластина коллекто-} ра; 2 — прозрачное покрытие; 3 —отра­жающая поверхность; 4 — изоляция.

изготовлении коллектор этого типа состоит из ряда па­раллельных трапецеидальных неподвижных желобов,| как показано на рис. 3.13. Боковые стенки желобков имеют высокую отражательную способность, а их осно-j вания являются поглощающей поверхностью коллектор ра. Поскольку площадь поглощающей поверхности меньше общей площади коллектора, то потери тепла уменьшаются. Для описания этого эффекта можно ис] пользовать понятие «направленной селективности», чтр было продемонстрировано Холландсом для желобкої 48

V-образной конфигурации [61]. Результаты, представ­ленные в 1975 г. Бэнеротом и Хауэллом [62, 63], были использованы для разработки расчетных номограмм применительно к различной геометрии коллекторов и доказательства того, что этот тип коллектора мог бы иметь широкие перспективы для применения в установ­ках абсорбционного охлаждения, поскольку возмож­ность получения полезной энергии с помощью плоских коллекторов ограничена температурами 100—150 °С.