| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2201558
геліоенергетичного МОДУЛЬ
Ім'я винахідника: Адрианов В.Н.
Ім'я патентовласника: Адрианов Микола Михайлові
Адреса для листування: 117261, Москва, ул.Панферова, 8, кв.25, В.Н.Адріанову
Дата початку дії патенту: 2000.08.21
Винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до області створення енергетичних установок з концентраторами сонячного випромінювання. Суть винаходу полягає в тому, що в геліоенергетичного модулі, що складається з концентратора сонячної енергії і приймача енергії, розташованого в фокальній площині концентратора, відповідно до винаходу, концентратор сонячної енергії виконаний параболоїдні і дзеркальним, модуль містить додатковий півсферичний дзеркальний рефлектор-концентратор зворотного випромінювання з вхідним отвором по контуру апертурного кута, а приймач випромінювання виконаний плоским. Винахід має забезпечити підвищення ККД системи.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до пристроїв, призначених для уловлювання і концентрації енергетичного випромінювання. Подібні пристрої є технічною основою геліоенергетичних і геліотехнічних установок, а й високотемпературних оптичних печей різного технологічного призначення. По своїй фізичній суті розглядаються пристрої являють собою оптичні системи, що збирають і концентрують підводиться випромінювання на поверхні приймача енергії.
Взаємодія концентріруемих випромінювання з оптичною системою і процес трансформації випромінювання в тепло супроводжується рядом неминучих втрат енергії, які негативно позначаються на коефіцієнті корисної дії установки, що, в свою чергу, викликає збільшення капітальних витрат і собівартості продукції і зниження конкурентоспроможності використовуваної технології. В ряду цих втрат великого значення набувають втрати енергії, що викликаються зворотним випромінюванням поверхні приймача енергії. Зворотне (точніше - ефективне) випромінювання приймача енергії складається з його власного теплового випромінювання в навколишній простір і тієї частини сконцентрованого радіаційного потоку, від якої потерпають поверхнею приймача енергії. Таким чином, зворотне випромінювання, залишаючи оптичну систему, розсіюється в навколишньому середовищі і визначає собою зазначені втрати тим значніші, ніж інтенсивніше власне теплове випромінювання приймача енергії і більше відбивна здатність його поверхні.
Однак наявність втрат за рахунок зворотного випромінювання приймача енергії практично не береться до уваги при створенні пристроїв для уловлювання і концентрації енергетичного випромінювання. Наприклад, який притягається до якості аналога об'єкта, що заявляється концентратор сонячної енергії (патент РФ 2118763, кл. F 24 J 2/00, БІ 25, 10.09.98 р), що складається з увігнутою дзеркальною частини, заповненої прозорим або напівпрозорим тілом, у своїй оптичної схемі не містить елементів, що дозволяють знизити втрати за рахунок зворотного випромінювання.
Найбільш близьким до заявляється об'єкту за технічною суттю і обраний в якості прототипу є енергетичний модуль (патент РФ 2028557, кл. F 24 J 2/12; 2/14, БІ 4, 09.02.95 р), що складається з підстави, увігнутою дзеркальною поверхні, що має збоку вид прямокутника-концентратора з кутом розкриття не більше 80 o, і приймача енергії, розміщеного у фокусі дуги дзеркальної поверхні по центру прямокутника. Недоліками цього прототипу і є втрати енергії за рахунок зворотного випромінювання приймача енергії і, крім того, втрати через прямокутної форми конструкції концентратора.
Метою даного винаходу є підвищення ефективності роботи енергетичних пристроїв, які вловлюють і концентрують енергетичне випромінювання (зокрема - збільшення коефіцієнта корисної дії геліоустановок). Ця мета досягається шляхом зниження втрат, що викликаються зворотним тепловим випромінюванням поверхні приймача енергії.
Для практичного зменшення зазначених втрат в заявляється пристрої радіаційний потік між приймачем енергії і навколишнім середовищем перекривається додатковим рефлектором-концентратором, який збирає зворотне випромінювання і концентрує його на поверхні приймача енергії. Це і призводить до більш повного використання енергії високотемпературного джерела випромінювання.
Обгрунтування досяжності поставленої мети проводиться на прикладі пропонованого геліоенергетичного модуля, схема якого представлена на кресленні.
Як видно з креслення, потік сонячної енергії падає на поверхню параболоидного концентратора 1, відбивається від нього і концентрується в фокальній площині, що збігається з поверхнею приймача енергії 3, викликаючи нагрівання останнього. Частина зворотного випромінювання, що випускається приймачем енергії в межах апертурного кута 
, Безповоротно втрачається, залишаючи систему. Інша частина зворотного випромінювання падає на поверхню додаткового рефлектора-концентратора 2 і повертається їм на нагрівається поверхню приймача енергії 3. Виникаючі завдяки цьому багаторазові переотражения потоку між приймачем енергії 3 і поверхнею додаткового рефлектора 2 призводять до збільшення теплосприй приймача енергії, що, в свою чергу, підвищує ефективність роботи геліоустановки.
Таким чином, пропонований геліоенергетичного модуль (див. Креслення) відрізняється від існуючих пристроїв тим, що в ньому вловлюється і використовується частина зворотного випромінювання, що виходить від поверхні приймача енергії. Технічно таке вдосконалення оптичної системи досягається установкою полусферического рефлектора-концентратора зворотного випромінювання 2, що є принципово новим елементом модуля.
У разі плоского приймача енергії 3 (як це представлено на кресленні) рефлектор-концентратор 2 має форму полусферического дзеркала з вхідним отвором по контуру апертурного кута . Якщо ж приймач енергії має об'ємну форму, то рефлектор-концентратор 2 робиться повністю сферичним з аналогічним вхідним отвором. Приймач енергії поміщається при цьому в центрі сферичного дзеркала.
Слід і відзначити, що запропонована оптична система геліоенергетичного модуля може бути використана і для геліоустановок з лінзовими концентраторами сонячної енергії, а й для високотемпературних оптичних печей різного технологічного призначення, що використовують електричні джерела високоінтенсивного випромінювання.
Як показав виконаний аналіз, реалізація запропонованої схеми модуля на діючих пристроях дозволить, не змінюючи габарити основного концентратора 1, підвищити потужність (або продуктивність) установки на десятки відсотків. При створенні нових пристроїв заданої потужності виявляється можливим зробити основний концентратор 1 меншого розміру, скоротивши тим самим капітальні витрати на спорудження установки, оскільки дзеркальний концентратор є найбільш дорогим її елементом.
Кількісна оцінка ефективності дії пропонованого модуля була проведена на підставі фізико-математичного аналізу процесу радіаційного теплообміну в двох порівнюваних системах.
Перша (традиційна) система включала: високотемпературний джерело випромінювання, концентратор, приймач енергії і довкілля заданої температури. Друга (пропонована) - джерело випромінювання, основною концентратор, приймач енергії і згадуваний додатковий рефлектор. При вирішенні завдання в обох системах на поверхні приймача енергії задавалися граничні умови 1-го, 2-го або 3-го роду, які відповідають різним технологічним призначених установки. Аналіз отриманих результатів показав, що ефективність роботи заявляється модуля визначається рядом оптико-геометричних і теплофізичних параметрів і може значно (на десятки відсотків) перевищувати ефективність аналогічних пристроїв в традиційному виконанні. Зокрема, при поглинальної здатності приймача енергії, рівній 0,70, було отримано для граничних умов: 1-го роду - тепловоспріятіе збільшувалася максимально на 40%, 2-го роду - температура поверхні приймача енергії зростала до 1,5 раз, 3 го роду - коефіцієнт корисної дії геліоустановки збільшувався максимально на 80%.
Характер загальної залежності, отриманої на підставі теоретичного рішення, показує, що ефективність запропонованого модуля збільшується зі зростанням відбивної здатності і теплового випромінювання приймача енергії і зменшується зі збільшенням апертурного кута концентратора, що повністю збігається з фізичними уявленнями протікають процесів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Геліоенергетичного модуль, що складається з концентратора сонячної енергії і приймача енергії, розташованого в фокальній площині концентратора, який відрізняється тим, що концентратор сонячної енергії виконаний параболоїдні і дзеркальним, модуль містить додатковий півсферичний дзеркальний рефлектор-концентратор зворотного випромінювання з вхідним отвором по контуру апертурного кута, а приймач випромінювання виконаний плоским.
Версія для друку
Дата публікації 12.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.