RU2169318C1 - Solar-energy heat-transfer apparatus - Google Patents

Solar-energy heat-transfer apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2169318C1
RU2169318C1 RU99122375/06A RU99122375A RU2169318C1 RU 2169318 C1 RU2169318 C1 RU 2169318C1 RU 99122375/06 A RU99122375/06 A RU 99122375/06A RU 99122375 A RU99122375 A RU 99122375A RU 2169318 C1 RU2169318 C1 RU 2169318C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sun
pipe
cylindrical
tube
chamber
Prior art date
Application number
RU99122375/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Э.С. Доброхотов
Original Assignee
Доброхотов Эдуард Сергеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Доброхотов Эдуард Сергеевич filed Critical Доброхотов Эдуард Сергеевич
Priority to RU99122375/06A priority Critical patent/RU2169318C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2169318C1 publication Critical patent/RU2169318C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

power engineering; heat-transfer systems, external-combustion engines, and the like. SUBSTANCE: apparatus has chamber with transparent cylindrical walls; chamber has end lids with nozzles and accommodates coaxially arranged cylindrical metal pipe carrying working medium and solar concentrator mounted for varying its orientation to sun. Solar concentrator is built of set of mirrors and cylindrical converging lenses placed in parallel with chamber axis at focal distance from metal pipe surface not to exceed length of pipe between end lids; concentrator is also provided with operating mechanism for setting it in rotary motion about chamber incorporating system for tracking in the daytime the sun, the center line of central converging lens, and line of sun ray focused by this lens on conventional plane of metal pipe surface perpendicular to plane tangential line drawn through axis of sun ray focused onto metal pipe surface; heat-transfer apparatus is mounted for changing its angle of inclination to earth so as to ensure perpendicular incidence of sun rays on metal pipe surface depending on position of sun on the sky throughout a year. Cylindrical wall of chamber is made of transparent material such as glass and filled with inert gas. Pipe is made of high-melting metal; its surface is distinguished by minimal reflection of sun rays. In order to enlarge surface for heat transfer to working medium, high-melting metal rod with helical thread is placed inside pipe so that it contacts inner surface of pipe. End lids and nozzles are made of heat-insulating material capable of withstanding temperature up to 2000 C. Working-medium heating temperature depends on its speed of discharge through pipe, pipe length, and pipe heating temperature which, in its turn, depends on quantity of cylindrical converging lenses and their surface area perpendicular to incident sun rays. EFFECT: enhanced total heating temperature of metal pipe and capacity of heat-transfer apparatus. 1 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в различных теплообменных системах, в двигателях внешнего сгорания, а также для выработки электроэнергии. The present invention relates to the field of energy and can be used in various heat transfer systems, in external combustion engines, as well as for generating electricity.

Известен теплообменник, содержащий камеру с цилиндрическими стенками из прозрачного материала, металлическую трубку, по которой пропускают рабочую среду, и концентратор, представляющий собой конусную зеркальную поверхность (Авторское свидетельство СССР за 1987 год N 1332110, кл. МКИ F 24 J 2/04). Недостатками такого теплообменника являются, во-первых, неравномерность нагрева по длине трубки, во-вторых, для достижения нагрева поверхности металлической трубки порядка 1500-2000oC конус должен быть огромных размеров (радиус основания конуса порядка десятков метров), причем такой нагрев достигается только в сечении основания конуса, а при приближении к вершине конуса величина теплового нагрева уменьшается. Это объясняется тем, что величина концентрации солнечной энергии пропорциональна площади сечения, получаемой при сечении конуса плоскостью, параллельной основанию конуса, а эта площадь уменьшается при приближении к вершине конуса.A known heat exchanger containing a chamber with cylindrical walls of transparent material, a metal tube through which the working medium is passed, and a concentrator representing a conical mirror surface (USSR Author's Certificate for 1987 No. 1332110, class MKI F 24 J 2/04). The disadvantages of such a heat exchanger are, firstly, the uneven heating along the length of the tube, and secondly, to achieve heating of the surface of the metal tube of the order of 1500-2000 o C the cone must be huge (radius of the base of the cone of the order of tens of meters), and such heating is achieved only in the section of the base of the cone, and when approaching the top of the cone, the value of thermal heating decreases. This is because the concentration of solar energy is proportional to the cross-sectional area obtained when the cone is cut by a plane parallel to the base of the cone, and this area decreases when approaching the top of the cone.

Известен теплообменник, взятый за прототип, содержащий камеру с цилиндрическими стенками из прозрачного материала, металлическую трубку, по которой пропускают рабочую среду, и концентратор, представляющий собой систему собирающих линз (Патент Российской Федерации за 1997 год N 2075705). Недостатком такого теплообменника является нагрев металлической трубки только с одной стороны вдоль ее длины по образующей поверхности цилиндра, что ограничивает величину общей результирующей температуры нагрева трубки и производительность теплообменника. Known heat exchanger, taken as a prototype, containing a chamber with cylindrical walls of transparent material, a metal tube through which the working medium is passed, and a concentrator, which is a system of collecting lenses (Patent of the Russian Federation for 1997 N 2075705). The disadvantage of such a heat exchanger is the heating of a metal tube on only one side along its length along the generatrix of the cylinder surface, which limits the total resulting temperature of the heating tube and the performance of the heat exchanger.

Задачей предложенного изобретения является повышение величины общей результирующей температуры нагрева металлической трубки и производительности теплообменника. The objective of the proposed invention is to increase the total resulting temperature of the heating of the metal tube and the performance of the heat exchanger.

Выполнение задачи достигается тем, что в теплообменнике, имеющем камеру с цилиндрическими стенками из прозрачного материала и торцевыми крышками с патрубками, в полости которой соосно с ней расположена цилиндрическая металлическая трубка для прохождения рабочей среды, а также концентратор солнечного излучения, установленный с возможностью изменения его ориентации относительно Солнца, применен концентратор солнечного излучения, выполненный в виде систем зеркал и цилиндрических собирающих линз, расположенных параллельно оси камеры на фокусном расстоянии от поверхности металлической трубки и не превышающих длины трубки между торцевыми крышками, а также снабженный механизмом вращения его вокруг камеры, включающим систему слежения в течение дневного времени за постоянным расположением Солнца, центральной линии центрально расположенной цилиндрической собирающей линзы и линии сфокусированного ею солнечного излучения на поверхности металлической трубки на условной плоскости, перпендикулярной к касательной плоскости, проведенной через линию сфокусированного солнечного излучения на поверхности металлической трубки, причем теплообменник установлен с возможностью изменения угла наклона его относительно земли для обеспечения перпендикулярного падения солнечных лучей на поверхность металлической трубки в зависимости от месторасположения Солнца на небосводе в течение года. The task is achieved in that in a heat exchanger having a chamber with cylindrical walls made of transparent material and end caps with nozzles, in the cavity of which a cylindrical metal tube is located coaxially with it for passing the working medium, as well as a solar radiation concentrator installed with the possibility of changing its orientation relative to the Sun, a solar radiation concentrator is used, made in the form of systems of mirrors and cylindrical collecting lenses parallel to the camera axis n and the focal length from the surface of the metal tube and not exceeding the length of the tube between the end caps, and also equipped with a mechanism for rotating it around the camera, including a daytime tracking system for the constant location of the Sun, the center line of the centrally located cylindrical collecting lens and the line of solar radiation focused by it on the surface of a metal tube on a conventional plane perpendicular to the tangent plane drawn through the line of the focused sun LfTetanus radiation on the surface of the metal tube, wherein the heat exchanger is arranged to change its angle of inclination relative to the ground to provide perpendicular incidence of sunlight on the surface of the metal tube depending on the location of the sun in the sky during the year.

Цилиндрическая стенка камеры выполнена из прозрачного материала, например стекла, и внутри камера заполнена инертным газом. The cylindrical wall of the chamber is made of a transparent material, such as glass, and inside the chamber is filled with an inert gas.

Трубка выполнена из тугоплавкого металла с поверхностью, обладающей свойством минимального отражения солнечных лучей, причем для увеличения поверхности съема тепла рабочей средой внутри трубки с контактированием с ее внутренней поверхностью установлен стержень из тугоплавкого металла с винтовой нарезкой. The tube is made of refractory metal with a surface having the property of minimal reflection of sunlight, and a rod made of refractory metal with a screw thread is installed inside the tube with a contact with its inner surface to increase the heat removal surface by working medium.

Торцевые крышки и патрубки выполнены из теплоизоляционного материала, выдерживающего температуру до 2000oC.End caps and nozzles are made of insulating material that can withstand temperatures up to 2000 o C.

Такое конструктивное выполнение теплообменника приводит к тому, что солнечные лучи, проходящие через цилиндрические собирающие линзы (далее по тексту - линзы) и прозрачную стенку камеры, фокусируются в разных частях поверхности трубки в виде линий по образующей цилиндрической поверхности и нагревают трубку, причем от центральной линзы солнечные лучи фокусируются непосредственно на поверхности трубки, а от боковых - отражаясь от зеркал, при этом присутствующая внутри трубки рабочая среда нагревается за счет отбора тепла от внутренней поверхности трубки и от винтовой поверхности стержня. С помощью механизма вращения концентратора вокруг камеры и следящей системы постоянно располагаем Солнце, центральную линию центральной линзы и линию сфокусированного ею на поверхности трубки солнечного излучения на условной плоскости, перпендикулярной к касательной поверхности, проведенной через линию сфокусированного солнечного излучения на поверхности трубки. Так как боковые линзы с зеркалами жестко соединены с центральной линзой, то линии сфокусированного ими солнечного излучения тоже будут автоматически располагаться на поверхности трубки. Таким образом добиваемся постоянного расположения линий сфокусированного солнечного излучения на поверхности трубки и тем самым нагрева ее в течение дневного времени суточного вращения Земли. This design of the heat exchanger leads to the fact that the sun's rays passing through the cylindrical collecting lenses (hereinafter referred to as the lenses) and the transparent wall of the chamber are focused in different parts of the tube surface in the form of lines along the generatrix of the cylindrical surface and heat the tube, moreover, from the central lens the sun's rays are focused directly on the surface of the tube, and from the side - reflected from the mirrors, while the working medium present inside the tube is heated by taking heat from the internal tube surface and from the helical surface of the rod. Using the rotation mechanism of the concentrator around the camera and the tracking system, we constantly position the Sun, the central line of the central lens and the line of the solar radiation focused by it on the surface of the tube on a conventional plane perpendicular to the tangent surface drawn through the line of focused solar radiation on the surface of the tube. Since the side lenses with mirrors are rigidly connected to the central lens, the lines of the solar radiation focused by them will also automatically be located on the surface of the tube. Thus, we achieve a constant location of the lines of focused solar radiation on the surface of the tube and thereby heating it during the daytime daily rotation of the Earth.

Величина температуры нагрева рабочей среды зависит от скорости прохождения ее через трубку, длины трубки и температуры нагрева трубки, которая в свою очередь зависит от количества цилиндрических собирающих линз и их площади, перпендикулярной к падающим солнечным лучам. The temperature of the heating medium depends on the speed of its passage through the tube, the length of the tube and the heating temperature of the tube, which in turn depends on the number of cylindrical collecting lenses and their area perpendicular to the incident sunlight.

Применение теплообменника с системами цилиндрических собирающих линз и зеркал для отражения на поверхность трубки солнечных лучей, проходящих через боковые линзы, с механизмом вращения линз вокруг камеры со следящей системой, с изменением угла наклона его относительно земли, позволяет увеличить количество концентрируемой солнечной энергии на поверхности трубки и тем самым повысить величину общей результирующей температуры трубки и производительность теплообменника, что является техническим результатом. The use of a heat exchanger with systems of cylindrical collecting lenses and mirrors to reflect sunlight on the tube surface passing through the side lenses, with a mechanism for rotating the lenses around the camera with a tracking system, with a change in its angle of inclination relative to the ground, allows increasing the amount of concentrated solar energy on the surface of the tube and thereby increasing the total resulting temperature of the tube and the performance of the heat exchanger, which is a technical result.

Предложенное изобретение, например, с использованием трех цилиндрических собирающих линз представлено на фиг. 1. Линзы 1 и 30 вмонтированы в одинаковые рамки 2, которые с помощью двух юстировочных устройств 3 и 3' индивидуально для каждой рамки жестко соединены с вращающимися частями дисков 5 и 5', причем рамка с линзой 1 и юстировочными устройствами 3 и 3' непосредственно соединена с ними, а рамки 2 с линзами 30 и своими юстировочными устройствами 3 и 3' - через консоли 31 и 31'. На рамках 20 закреплены зеркала 19 и юстировочные устройства 32 и 32'. Неподвижные части дисков 5 и 5' закреплены на металлических манжетах 11 и 11', надетых на патрубки ввода 12 и вывода 12' рабочей среды из теплообменника. Вращение подвижных частей дисков 5 и 5' относительно неподвижных осуществляется при помощи шарикоподшипников 6 и 6'. Скорость вращения подвижных частей дисков, а следовательно, и линз с рамками задается следящей системой 4, исполнительный механизм которой входит в зацепление с круговой шестеренчатой передачей 29. Камера 7, заполненная инертным газом, представляет собой соединенные в единое целое стенку 8 из прозрачного материала в виде цилиндрической поверхности, крышки 13 и 13', трубку 9 со стержнем 10 из тугоплавкого металла и патрубки 12 и 12' с металлическими манжетами 11 и 11'. Стержень 10 имеет винтовую нарезку. Металлический манжет 11', надетый на выводной патрубок 12', соединен через шарнирное устройство 14 со стойкой 21, жестко закрепленной на платформе 25. Металлический манжет 11, надетый на вводной патрубок 12, опирается на изогнутый металлический стержень 22, проходящий через механизм 15, с помощью которого устанавливаем необходимый угол наклона относительно земли камеры 7 и тем самым трубки 9. При горизонтальном расположении камеры 7 стержень 22 покоится на подставке 23, изготавливаемой из любого твердого материала и установленной на платформе 25. Верхняя поверхность подставки 23 повторяет изогнутость стержня 22 и имеет желоб для его скольжения в нем при изменении положения камеры от горизонтального до вертикального. Механизм 15 установлен на стойках 24, жестко закрепленных на платформе 25. Платформа 25 установлена на четырех ножках 26. Для балансировки системы вращающихся частей дисков с жестко соединенными с ними линзами, рамками и юстировочными устройствами установлен противовес 17, жестко соединенный с вращающимися частями дисков 5 и 5' подвесками 16 и 16'. Противовес 17 устанавливается диаметрально противоположно центральной линзе. Для балансировки установлены юстировочные устройства 18 и 18'. The proposed invention, for example, using three cylindrical collecting lenses is shown in FIG. 1. Lenses 1 and 30 are mounted in the same frames 2, which are individually connected to the rotating parts of the disks 5 and 5 'by two adjustment devices 3 and 3' individually for each frame, and the frame with lens 1 and the adjustment devices 3 and 3 'directly connected to them, and the frames 2 with lenses 30 and their adjustment devices 3 and 3 'through the console 31 and 31'. On the frame 20, mirrors 19 and adjustment devices 32 and 32 'are fixed. The fixed parts of the disks 5 and 5 'are mounted on metal cuffs 11 and 11', worn on the nozzles of the input 12 and output 12 'of the working medium from the heat exchanger. The rotation of the moving parts of the disks 5 and 5 'relative to the stationary is carried out using ball bearings 6 and 6'. The rotation speed of the moving parts of the disks, and consequently the lenses with the frames, is set by a follow-up system 4, the actuating mechanism of which engages with the circular gear transmission 29. The chamber 7 filled with inert gas is a wall 8 made of a transparent material in the form of a cylindrical surface, covers 13 and 13 ', a tube 9 with a rod 10 of refractory metal, and nozzles 12 and 12' with metal cuffs 11 and 11 '. The rod 10 has a screw thread. The metal cuff 11 ', worn on the outlet pipe 12', is connected through a hinge device 14 with a rack 21, rigidly mounted on the platform 25. The metal cuff 11, worn on the inlet pipe 12, is supported by a curved metal rod 22 passing through the mechanism 15, s with the help of which we establish the necessary angle of inclination relative to the ground of the chamber 7 and thereby the tube 9. With a horizontal arrangement of the chamber 7, the rod 22 rests on a stand 23 made of any solid material and mounted on a platform 25. The top The surface of the stand 23 repeats the curvature of the rod 22 and has a groove for sliding in it when the camera position changes from horizontal to vertical. The mechanism 15 is mounted on racks 24, rigidly mounted on the platform 25. The platform 25 is mounted on four legs 26. To balance the system of rotating parts of the disks with lenses, frames and alignment devices rigidly connected to them, a counterweight 17 is mounted rigidly connected to the rotating parts of the disks 5 and 5 'pendants 16 and 16'. The counterweight 17 is mounted diametrically opposite the central lens. For balancing, adjustment devices 18 and 18 'are installed.

На фиг. 2 показаны прохождение солнечных лучей через линзы 1 и 30 и их концентрация на поверхности трубки 9, через которую пропускается рабочая среда. Центральная линза 1 фокусирует солнечное излучение непосредственно на поверхность трубки 9 в виде линии 33 по длине образующей цилиндрической поверхности трубки. Боковые линзы 30 фокусируют солнечное излучение на поверхности трубки 9 в виде линий 34 и 35 после отражения солнечных лучей от зеркал 19 (линия 34 на чертеже не видна, так как расположена на невидимой части трубки 9). Конструктивно линзы и зеркала расположены так, что линии 33, 34 и 35 сфокусированного солнечного излучения расположены на цилиндрической поверхности трубки 9 через 120o.In FIG. 2 shows the passage of sunlight through lenses 1 and 30 and their concentration on the surface of the tube 9 through which the working medium is passed. The central lens 1 focuses the solar radiation directly on the surface of the tube 9 in the form of a line 33 along the length of the generatrix of the cylindrical surface of the tube. Side lenses 30 focus the solar radiation on the surface of the tube 9 in the form of lines 34 and 35 after the reflection of sunlight from the mirrors 19 (line 34 is not visible in the drawing, since it is located on the invisible part of the tube 9). Structurally, the lenses and mirrors are located so that the lines 33, 34 and 35 of focused solar radiation are located on the cylindrical surface of the tube 9 through 120 o .

На фиг. 3 и 4 показано взаимное расположение Солнца 36, центральной линии 37 линзы 1 и сфокусированного на поверхности трубки 9 солнечного излучения в виде линии 33 на условной плоскости (показана пунктиром), которая в течение дневного времени всегда должна быть перпендикулярна к касательной плоскости H, проведенной через линию 33 сфокусированного солнечного излучения (фиг. 3), а лучи от Солнца 36 в условной плоскости G перпендикулярны к линии 33 в любое время года (фиг. 4). Условная плоскость G на фиг. 3 и фиг. 4 показана для двух положений Солнца 36 на небосводе в течение дневного времени (фиг. 3) и в течение года (фиг. 4). С помощью следящей системы 4 на фиг. 1 рамку 2 с линзой 1 вручную устанавливаем в положение, когда линия сфокусированного солнечного излучения будет расположена на поверхности трубки 9, т.е. расположим Солнце, центральную линию центральной линзы 1 и линию сфокусированного солнечного излучения на условной плоскости, перпендикулярной к касательной плоскости, проведенной через линию сфокусированного солнечного излучения на поверхности трубки 9, при этом линии сфокусированного солнечного излучения от линз 30 тоже будут расположены на поверхности трубки 9 через 120o друг от друга. После этого следящая система 4 переводится в автоматический режим работы. С помощью юстировочных устройств 3 и 3' добиваемся наитончайших размеров линий сфокусированного солнечного излучения от каждой линзы (операция фокусировки). С помощью механизма 15 устанавливаем угол наклона камеры 7 и тем самым угол наклона трубки 9 в положение, при котором обеспечиваем перпендикулярность солнечных лучей, находящихся в условной плоскости G, к линии сфокусированного солнечного излучения на поверхности трубки 9 центральной линзой. После выполнения этих операций сконцентрированная линзами солнечная энергия будет максимально нагревать поверхность трубки 9 и находящийся внутри ее стержень 10. Пропуская рабочую среду через трубку 9, нагреваем ее за счет отбора тепла от поверхности трубки 9 и стержня 10, используя далее нагретую рабочую среду по назначению.In FIG. Figures 3 and 4 show the relative position of the Sun 36, the center line 37 of the lens 1 and the solar radiation focused on the surface of the tube 9 in the form of a line 33 on a conventional plane (shown by a dotted line), which should always be perpendicular to the tangent plane H drawn through line 33 of focused solar radiation (Fig. 3), and the rays from the Sun 36 in the conventional plane G are perpendicular to line 33 at any time of the year (Fig. 4). The reference plane G in FIG. 3 and FIG. 4 shows for two positions of the Sun 36 in the sky during the daytime (Fig. 3) and during the year (Fig. 4). Using the tracking system 4 in FIG. 1 frame 2 with lens 1 manually set to the position when the line of focused solar radiation will be located on the surface of the tube 9, i.e. we will arrange the Sun, the central line of the central lens 1 and the line of focused solar radiation on a conditional plane perpendicular to the tangent plane drawn through the line of focused solar radiation on the surface of the tube 9, while the lines of focused solar radiation from the lenses 30 will also be located on the surface of the tube 9 through 120 o from each other. After that, the tracking system 4 is transferred to automatic mode. Using adjustment devices 3 and 3 'we achieve the finest line sizes of focused solar radiation from each lens (focusing operation). Using the mechanism 15, we set the angle of inclination of the chamber 7 and thereby the angle of inclination of the tube 9 to a position in which we ensure the perpendicularity of the sun's rays located in the conditional plane G to the line of focused solar radiation on the surface of the tube 9 with a central lens. After performing these operations, the concentrated solar energy from the lenses will maximally heat the surface of the tube 9 and the rod 10 inside. Passing the working medium through the tube 9, we heat it by taking heat from the surface of the tube 9 and the rod 10, then use the heated working medium as intended.

Для предложенного изобретения характерно то, что его можно использовать для нагрева как жидких рабочих сред, так и для газообразных в различных системах теплообмена, отопительных системах и т.д. Особенно привлекательным является использование данного теплообменника для выработки электроэнергии. Например, при применении в качестве рабочей среды газообразного вещества после нагрева его можно использовать для работы двигателя внешнего сгорания. При соединении вращающегося вала двигателя внешнего сгорания с ротором генератора на его выходе будем получать электроэнергию переменного напряжения после начала вращения ротора. It is characteristic of the proposed invention that it can be used for heating both liquid working media and gaseous in various heat exchange systems, heating systems, etc. Particularly attractive is the use of this heat exchanger to generate electricity. For example, when a gaseous substance is used as a working medium after heating, it can be used to operate an external combustion engine. When the rotating shaft of the external combustion engine is connected to the generator rotor, we will receive alternating voltage electricity at its output after the rotor starts to rotate.

Claims (1)

Теплообменник солнечной энергии, содержащий камеру с цилиндрическими стенками из прозрачного материала и торцевыми крышками с патрубками, в полости которой соосно с ней расположена цилиндрическая металлическая трубка для прохождения рабочей среды, а также концентратор солнечного излучения, установленный с возможностью изменения его ориентации относительно Солнца, отличающийся тем, что концентратор солнечного излучения выполнен в виде систем зеркал и цилиндрических собирающих линз, расположенных параллельно оси камеры на фокусном расстоянии от поверхности металлической трубки и не превышающих длины трубки между торцевыми крышками, а также снабженный механизмом вращения его вокруг камеры, включающим систему слежения в течение дневного времени за постоянным расположением Солнца, центральной линии центрально расположенной цилиндрической собирающей линзы и линии сфокусированного ею солнечного излучения на поверхности металлической трубки на условной плоскости, перпендикулярной к касательной плоскости, проведенной через линию сфокусированного солнечного излучения на поверхности металлической трубки, причем теплообменник установлен с возможностью изменения угла наклона его относительно земли для обеспечения перпендикулярного падения солнечных лучей на поверхность металлической трубки в зависимости от месторасположения Солнца на небосводе в течение года. A solar energy heat exchanger comprising a chamber with cylindrical walls made of transparent material and end caps with nozzles, in the cavity of which a cylindrical metal tube is arranged coaxially with it for the passage of the working medium, as well as a solar radiation concentrator installed with the possibility of changing its orientation relative to the Sun, characterized in that the solar radiation concentrator is made in the form of systems of mirrors and cylindrical collecting lenses located parallel to the camera axis on the focal distances from the surface of the metal tube and not exceeding the length of the tube between the end caps, and also equipped with a mechanism for rotating it around the camera, including a tracking system during the daytime for the constant location of the Sun, the central line of the centrally located cylindrical collecting lens and the line of solar radiation focused by it on the surface a metal tube on a conventional plane perpendicular to the tangent plane drawn through the line of focused solar radiation eniya on the surface of the metal tube, wherein the heat exchanger is arranged to change its angle of inclination relative to the ground to provide perpendicular incidence of sunlight on the surface of the metal tube depending on the location of the sun in the sky during the year.
RU99122375/06A 1999-10-25 1999-10-25 Solar-energy heat-transfer apparatus RU2169318C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99122375/06A RU2169318C1 (en) 1999-10-25 1999-10-25 Solar-energy heat-transfer apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99122375/06A RU2169318C1 (en) 1999-10-25 1999-10-25 Solar-energy heat-transfer apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2169318C1 true RU2169318C1 (en) 2001-06-20

Family

ID=20226175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99122375/06A RU2169318C1 (en) 1999-10-25 1999-10-25 Solar-energy heat-transfer apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2169318C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700101274A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-11 Antonio Saccarola CONCENTRATION MANIFOLD FOR THE USE OF SOLAR THERMAL ENERGY

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4893612A (en) * 1980-02-25 1990-01-16 Dawson Robert E Radiant energy collector
US5010873A (en) * 1990-08-29 1991-04-30 Hoyle Jack W Solar energy intensifier and collector system
RU2013714C1 (en) * 1991-06-13 1994-05-30 Виталий Сергеевич Максимов Solar power heater
RU2075705C1 (en) * 1994-08-18 1997-03-20 Эдуард Сергеевич Доброхотов Heat exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4893612A (en) * 1980-02-25 1990-01-16 Dawson Robert E Radiant energy collector
US5010873A (en) * 1990-08-29 1991-04-30 Hoyle Jack W Solar energy intensifier and collector system
RU2013714C1 (en) * 1991-06-13 1994-05-30 Виталий Сергеевич Максимов Solar power heater
RU2075705C1 (en) * 1994-08-18 1997-03-20 Эдуард Сергеевич Доброхотов Heat exchanger

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201700101274A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-11 Antonio Saccarola CONCENTRATION MANIFOLD FOR THE USE OF SOLAR THERMAL ENERGY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4238246A (en) Solar energy system with composite concentrating lenses
US5005958A (en) High flux solar energy transformation
CN101852499A (en) Disc type focusing device capable of adjusting focusing ratio
CN106546013B (en) A kind of solar-energy light collector and heat utilization system based on Fresnel Lenses
JPS5691151A (en) Sun tracking device of solar ray reflector mirror
US4150663A (en) Solar energy collector and concentrator
US4170985A (en) Solar energy collector
CN102261748A (en) Sun light energy and heat energy focusing system
US3052229A (en) Solar heaters
WO2015141659A1 (en) Pseudo-sunlight irradiation device, photo-irradiation-intensity measurement device, and heat-collector-efficiency measurement method
US4166769A (en) Solar heat apparatus
RU2169318C1 (en) Solar-energy heat-transfer apparatus
US20110100456A1 (en) Solar Heating Apparatus
NL7807477A (en) SYSTEM FOR CONVERTING SOLAR ENERGY.
US4040411A (en) Apparatus for concentration of solar radiation
KR102155307B1 (en) Generating and accumulating apparatus for solar energy
RU2075705C1 (en) Heat exchanger
US4165734A (en) Solar motor
Khan et al. Design and development of an optical system for obtaining fixed orientation of concentrated sunlight for indoor applications
CN111247336B (en) System for collecting radiant energy with non-imaging solar concentrators
CN111052399A (en) Improved concentrating solar power plant realized by fresnel lens channels
JP5420002B2 (en) Solar power plant
JPS59229503A (en) Solar light collector provided with automatic tracking function
CN107514825A (en) A kind of adjustable minute surface concentrating solar boiler
RU2194927C1 (en) Solar collector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061026

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20071220

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091026