Розробка Фоконье полегшеної конструкції
Фоконье як вторинні концентратори широко рекомендуються в геліотехніці [1? 5] для використання в технологічних процесах. Однак, при використанні Фоконье як вторинних концентраторів є ряд проблем:
- при використанні разом із широко апертурними концентраторами Фоконье здатний концентрувати тільки випромінювання з апертурним кутом менше 30 o, випромінювання з великим апертурним кутом поглинається на стінках Фоконье;
при великих концентраціях світлового потоку навіть при високому коефіцієнті відбиття порядку 0,9 частина енергії поглинається і викликає нагрівання Фоконье і його деформацію;
тому часто фокони виготовляють з досить товстостінних металів з високою теплопровідністю.
Слід зазначити, що коефіцієнт відбиття металів падає з температурою [6], тому важливо забезпечити хороший відвід тепла, причому потоки тепла можуть досягати сотень ватів на см 2. Оцінка показала, що при використанні звичайних сталей або металів товщина стінки Фоконье при охолодженні водою повинна бути порядку 0,5 - 1,0 мм. При більшій товщині стінок Фоконье через недостатнє темпу тепловідводу тонкий шар відбиває поверхні Фоконье може мати підвищену температуру і, відповідно, низький коефіцієнт відбиття.
Враховуючи вищесказане, нами виготовлений конічний водоохолоджуваний Фоконье з тонкостінного металевого листа (0,5 мм) з коефіцієнтом відображення 60%. Фоконье має наступні геометричні характеристики: вхідний отвір 200 мм, вихідний отвір 400 мм, довжина 500 мм. Внутрішня частина Фоконье покрита відбиває плівкою з коефіцієнтом відображення до 90%. Слід зазначити, що у зв'язку з наявністю нерівностей металевого листа на якому розташована відображає плівка, частина відбитого випромінювання розсіюється і, у зв'язку з цим, коефіцієнт відбиття спрямованого випромінювання в реальності знаходиться в інтервалі 60-80%.
Розроблений Фоконье був встановлений у фокальну зону Великий Сонячної Печі (БСП) тепловою потужністю 1000 кВт Узбекистану [7] (див. Рис. 1.). У процесі роботи Фоконье охолоджується холодною водою і витрата охолоджувальної води через Фоконье і захисний екран становив 0,4 л/c. Вважаючи, що тепло в воду в основному надходить з Фоконье, з урахуванням щільності падаючого випромінювання оцінили сумарний коефіцієнт відбиття стінок Фоконье покритих плівкою, яка склала величину порядку 25%.
Фоконье концентратор геліотехніка
Рис. 1. Фоконье встановлений у фокальну зону БСП
Розподіл енергії на виході Фоконье виміряли Системою Технічного Зору (СТЗ) [8], в якості дифузно-відбиває екрана використана термостійка тканину типу КТ - 11.
Експерименти з Фоконье в умовах БСП (широко апертурний концентратор 72 о) показали що, основна енергія концентрується біля виходу Фоконье і при видаленні екрана від вихідного отвору промені сильно розходяться. Щоб отримати зображення вдруге концентрованого плями, доводиться нахилити екран на кілька градусів. На рис. 2 наведено графік розподілу відносної енергії (ізоліній яркостей) отримані за допомогою СТЗ. Як видно, застосування Фоконье дозволяє не тільки підвищити концентрацію випромінювання, але й отримати центральну область з однорідним енергетичним потоком.
Рис. 2. Ізолінії яркостей, отримані Фоконье легкої конструкції в фокальній зоні БСП.
Проведено попередні випробування Фоконье. Показано, що дана конструкція може бути використана в якості вторинного концентратора у фокусі БСП, в умовах сильно концентрованого сонячного світла. У зв'язку з сильною расходимостью випромінювання на виході Фоконье, випробовувані зразки рекомендується розташовувати або всередині Фоконье або безпосередньо біля виходу Фоконье.
Література
[1] В.А. Баранов. Властивості параболоторіческіх фотоконов. ЗМУ. 1965, №6, з 37-41
[2] Баранов В.А. Сполучення фоканов і фоклінов з приймачами випромінювання. Геліотехніка 1977, №1, с32-37
[3] Баранов В.К. Параболоторіческій Фоконье як вторинний концентратор сонячної енергії. Геліотехніка, 1977, №5, з 18-25
[4] Р.А. Західов Т.А. Огнєва, Кличев Ш.І.А.А. Вайнер, А.Ш. Ходжаєв Дослідження енергетичних характеристик параболоторіческіх Фоконье. Геліотехніка, 1984, №3, с. 30-40
[5] Х. Ахмедов, Р.А. Західов, Т.А. Огнєва, Ш.І. Кличев, Дослідження оптико-енергетичних характеристик конусних концентраторів. Геліотехніка, 1991 №3, з 29-33
[6] Голубєва, І.Л. Інтегральні нормаль...
