RU2638096C1 - Solar energy concentrator - Google Patents

Solar energy concentrator Download PDF

Info

Publication number
RU2638096C1
RU2638096C1 RU2016125136A RU2016125136A RU2638096C1 RU 2638096 C1 RU2638096 C1 RU 2638096C1 RU 2016125136 A RU2016125136 A RU 2016125136A RU 2016125136 A RU2016125136 A RU 2016125136A RU 2638096 C1 RU2638096 C1 RU 2638096C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrator
focal spot
reflecting surface
radiation
point
Prior art date
Application number
RU2016125136A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Дмитриевич Арбузов
Владимир Михайлович Евдокимов
Владимир Александрович Майоров
Леонид Дмитриевич Сагинов
Ольга Вячеславовна Шеповалова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2016125136A priority Critical patent/RU2638096C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2638096C1 publication Critical patent/RU2638096C1/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
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/82—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors characterised by the material or the construction of the reflector
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0038—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light
    • G02B19/0042—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with ambient light for use with direct solar radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces
    • 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

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: concentrator contains a symmetrical reflective surface made in the form of a focline, and a rectangular exit window for placing the radiation receiver, which coincides with the focal spot of the concentrator. The degree of concentration at each point of the focal spot is the same. The reflecting surface consists of a flat and curvilinear sections. The generator of the reflecting surface is described by a system of equations that takes into account the coordinates of the sun ray incidence points on the concentrator, the concentration coefficient, the width of the focal spot, the size of the concentrator aperture, and the coordinates of the line joining flat and curvilinear sections of the reflecting surface.
EFFECT: reducing the reflection of radiation from the working surface of the radiation receiver and increasing the conversion efficiency.
1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к концентраторам солнечной энергии.The invention relates to solar technology, in particular to solar energy concentrators.

Известны зеркальные концентраторы солнечного излучения, представляющие собой тело вращения и работающие по принципу собирания отраженных лучей в осесимметричной фокальной зоне, в которой располагается приемник-преобразователь излучения (Баранов В.К. Новые концентраторы излучения и перспективы их применения в оптике и гелиотехнике // Труды ГОИ. - 1979 - т. 45, вып. 179, стр. 57-70).Mirror concentrators of solar radiation are known, which are a body of revolution and operate on the principle of collecting reflected rays in an axisymmetric focal zone in which a radiation receiver / converter is located (V. Baranov. New radiation concentrators and prospects for their use in optics and solar technology // Transactions of GOI . - 1979 - v. 45, issue 179, p. 57-70).

Недостатком известных концентраторов является неравномерная плотность излучения в фокальной зоне по поверхности приемника излучения, недостаточно высокая эффективность преобразования.A disadvantage of the known concentrators is the uneven radiation density in the focal zone along the surface of the radiation receiver, the conversion efficiency is not high enough.

Известен концентратор солнечной энергии, представляющий собой параболоидный концентратор типа «фокон» с криволинейной образующей, зеркальной внутренней отражающей поверхностью и круглым фокальным пятном (Арбузов Ю.Д., Бабаев Ю.А., Евдокимов В.М., Левинскае А.Л., Майоров В.А., Ясайтис Д. - Ю.Ю. «Концентратор солнечной энергии». Патент СССР №1 794254, 03.04.1991).The known solar energy concentrator, which is a focon type paraboloid concentrator with a curved generatrix, a mirror internal reflective surface and a round focal spot (Arbuzov Yu.D., Babaev Yu.A., Evdokimov V.M., Levinskay A.L., Mayorov VA, Yasaytis D. - Yu. Yu. “Concentrator of solar energy”, USSR Patent No. 1 794254, 04/03/1991).

Форма отражающей поверхности имеет специальный профиль, при котором поток излучения, параллельный оси вращения концентратора, в результате однократного отражения дает одинаковую степень концентрации в каждой точке на рабочей поверхности приемника излучения.The shape of the reflecting surface has a special profile in which the radiation flux parallel to the axis of rotation of the concentrator, as a result of a single reflection, gives the same degree of concentration at each point on the working surface of the radiation receiver.

Недостатком известного концентратора является круглая форма фокальной зоны, недостаточно высокая эффективность преобразования.A disadvantage of the known hub is the round shape of the focal zone, the conversion efficiency is not high enough.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является концентратор солнечного излучения, содержащий симметричную отражающую поверхность, выполненную в виде фоклина, с равномерной плотностью излучения в прямоугольной фокальной зоне для падающего потока коллимированного излучения (а. с. СССР №1562885, опубл. 08.06.1988). При работе концентратора присутствуют световые лучи, падающие под большими углами. Образующая отражающей поверхности выполнена в виде кривой, описываемой системой уравнений:Closest to the technical nature of the present invention is a solar radiation concentrator containing a symmetrical reflective surface made in the form of a focline, with a uniform radiation density in a rectangular focal zone for an incident flux of collimated radiation (a.s. USSR No. 1562885, publ. 08.06.1988 ) When the hub is operating, there are light rays incident at large angles. The generatrix of the reflecting surface is made in the form of a curve described by a system of equations:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

Figure 00000002
.
Figure 00000002
.

где х, y - текущие значения кривой в декартовой системе координат;where x, y are the current values of the curve in the Cartesian coordinate system;

р - коэффициент отражения поверхности;p is the reflection coefficient of the surface;

К - коэффициент концентрации;K is the concentration coefficient;

r - ширина фокальной зоны одной половины фоклина;r is the width of the focal zone of one half of the focline;

t - параметр, имеющий граничные значенияt is a parameter having boundary values

Figure 00000003
Figure 00000003

Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:

- большой коэффициент отражения от рабочей поверхности приемника изучения;- a large reflection coefficient from the working surface of the study receiver;

- не достаточно высокая эффективность преобразования;- not high enough conversion efficiency;

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение отражения излучения от рабочей поверхности и повышение эффективности преобразования.The task of the invention is to reduce the reflection of radiation from the working surface and increase the conversion efficiency.

В результате использования предлагаемого изобретения уменьшается отражение излучения от рабочей поверхности и повышается эффективность преобразования за счет формы отражающей поверхности, которая состоит из плоских и криволинейных участков, а образующая отражающей поверхности описывается предложенной системой уравнений, исключающих падение лучей на рабочую поверхность фотоприемника под большими углами.As a result of using the present invention, the reflection of radiation from the working surface is reduced and the conversion efficiency is increased due to the shape of the reflecting surface, which consists of flat and curved sections, and the generatrix of the reflecting surface is described by the proposed system of equations that exclude the incidence of rays on the working surface of the photodetector at large angles.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в предлагаемом концентраторе солнечной энергии, содержащем симметричную отражающую поверхность, выполненную в виде фоклина и описываемую системой уравнений, и прямоугольное выходное окно под отражающей поверхностью для размещения приемника излучения, совпадающее с фокальным пятном концентратора, степень концентрации в каждой точке которого одинакова, отражающая поверхность состоит из плоских и криволинейных участков, а система уравнений, описывающая образующую отражающей поверхности, имеет вид:The above result is achieved by the fact that in the proposed solar energy concentrator containing a symmetrical reflective surface made in the form of a foklin and described by a system of equations, and a rectangular exit window under the reflective surface to accommodate the radiation receiver, coinciding with the focal spot of the concentrator, the degree of concentration at each point of which the same, the reflecting surface consists of flat and curved sections, and the system of equations describing the generatrix of the reflecting surface, and has a view:

Figure 00000004
Figure 00000004

где x - текущая координата точки падения солнечного луча на концентратор на оси X, расположенной параллельно плоскости фокального пятна и перпендикулярно продольной плоскости симметрии концентратора;where x is the current coordinate of the point of incidence of the sun's beam on the concentrator on the X axis located parallel to the plane of the focal spot and perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator;

y - координата точки на продольной плоскости симметрии концентратора относительно плоскости фокального пятна;y is the coordinate of the point on the longitudinal plane of symmetry of the concentrator relative to the plane of the focal spot;

z - координата точки падения светового луча на фокальное пятно, на оси z, перпендикулярной продольной плоскости симметрии концентратора;z is the coordinate of the point of incidence of the light beam on the focal spot, on the z axis, perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator;

K - концентрация излучения в фокальном пятне концентратора;K is the radiation concentration in the focal spot of the concentrator;

dx, dy, dz - дифференциалы соответствующих переменных х, y, z;dx, dy, dz - differentials of the corresponding variables x, y, z;

2r - ширина фокального пятна концентратора, -r≤z≤r;2r is the width of the focal spot of the concentrator, -r≤z≤r;

2R - размер апертуры концентратора в поперечном сечении, 0≤х≤R;2R - the size of the aperture of the concentrator in cross section, 0≤x≤R;

x0, y0 - координаты линии стыковки плоского (r≤x≤x0, 0≤y≤y0) и криволинейного (х≥х0, y≥y0) участков отражающей поверхности концентратора.x 0 , y 0 - coordinates of the docking line of the flat (r≤x≤x 0 , 0≤y≤y 0 ) and curved (x≥x 0 , y≥y 0 ) sections of the reflecting surface of the concentrator.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема концентратора солнечной энергии с поперечным сечением и ходом лучей.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of a solar energy concentrator with a cross section and the course of the rays.

Концентратор солнечной энергии состоит из отражающей поверхности 1, включающей две симметричные части 2, каждая из которых состоит из криволинейного участка 3 и плоского участка 4, прямоугольного выходного окна 5 для размещения приемника излучения, расположенного под отражающей поверхностью 1, совпадающего с фокальным пятном концентратора. Прямоугольное выходное окно 5 расположено между двумя симметричными частями отражающей поверхности 1.The solar energy concentrator consists of a reflecting surface 1, including two symmetrical parts 2, each of which consists of a curved section 3 and a flat section 4, a rectangular output window 5 for receiving a radiation receiver located under the reflecting surface 1, coinciding with the focal spot of the concentrator. A rectangular exit window 5 is located between two symmetrical parts of the reflecting surface 1.

Внутренние поверхности криволинейных участков 3 и плоских участков 4 отражающей поверхности 1 выполнены зеркальными.The inner surfaces of the curved sections 3 and the flat sections 4 of the reflecting surface 1 are made mirrored.

Конструкция концентратора симметрична относительно продольной плоскости симметрии концентратора, перпендикулярной прямоугольному выходному окну 5 и проходящей посередине прямоугольного выходного окна 5.The design of the concentrator is symmetrical with respect to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator, perpendicular to the rectangular output window 5 and extending in the middle of the rectangular output window 5.

Ось Y перпендикулярна плоскости прямоугольного выходного окна 5 и лежит в продольной плоскости симметрии концентратора. Ось X параллельна плоскости прямоугольного выходного окна 5, ось Z лежит в плоскости прямоугольного выходного окна 5, и обе оси перпендикулярны продольной плоскости симметрии концентратора. Все поперечные сечения концентратора перпендикулярны продольной плоскости симметрии концентратора и одинаковы.The Y axis is perpendicular to the plane of the rectangular output window 5 and lies in the longitudinal plane of symmetry of the concentrator. The X axis is parallel to the plane of the rectangular output window 5, the Z axis lies in the plane of the rectangular output window 5, and both axes are perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator. All cross sections of the concentrator are perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator and are the same.

Параметры концентратора: K - концентрация излучения в фокальном пятне концентратора; 2r - ширина фокального пятна концентратора; 2R - размер апертуры концентратора в поперечном сечении; х - текущая координата точки падения солнечного луча на отражающую поверхность 1 на оси X, расположенной параллельно плоскости фокального пятна и перпендикулярно продольной плоскости симметрии концентратора (х≥r); y(x) - координата точки на продольной плоскости симметрии концентратора относительно плоскости фокального пятна (y≥0); х0 и y0 - координаты линии стыковки криволинейного 3 и плоского 4 участков отражающей поверхности 1; dx - проекция ширины элементарной полоски 6 освещаемой отражающей поверхности концентратора на ось X; dy - проекция ширины элементарной полоски 6, освещаемой отражающей поверхности концентратора на ось Y.Hub parameters: K - radiation concentration in the focal spot of the concentrator; 2r is the width of the focal spot of the concentrator; 2R is the size of the aperture of the concentrator in cross section; x is the current coordinate of the point of incidence of the sun's beam onto the reflecting surface 1 on the X axis located parallel to the plane of the focal spot and perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator (x≥r); y (x) is the coordinate of the point on the longitudinal plane of symmetry of the concentrator relative to the plane of the focal spot (y≥0); x 0 and y 0 are the coordinates of the connecting line of the curved 3 and flat 4 sections of the reflecting surface 1; dx is the projection of the width of the elementary strip 6 of the illuminated reflective surface of the concentrator on the X axis; d y is the projection of the width of the elementary strip 6 illuminated by the reflecting surface of the concentrator on the Y axis.

Длинная сторона прямоугольного выходного окна 5 соединена и совпадает с нижней стороной плоского участка 4 отражающей поверхности 1. Размер L концентратора вдоль продольной плоскости симметрии концентратора произвольный и равен размеру фокального пятна концентратора.The long side of the rectangular exit window 5 is connected and coincides with the lower side of the flat portion 4 of the reflecting surface 1. The size L of the concentrator along the longitudinal plane of symmetry of the concentrator is arbitrary and equal to the size of the focal spot of the concentrator.

Степень концентрации излучения в каждой точке фокального пятна в результате однократного отражения поступающего солнечного излучения от отражающей поверхности 1 одинакова. Степень концентрации К определяется отношением проекции ширины элементарной полоски 6 концентратора на плоскость фокального пятна концентратора dx к ширине соответствующей полоски 6' в фокальном пятне концентратор dz, т.е.The degree of radiation concentration at each point of the focal spot as a result of a single reflection of the incoming solar radiation from the reflecting surface 1 is the same. The degree of concentration K is determined by the ratio of the projection of the width of the elementary strip 6 of the concentrator to the plane of the focal spot of the concentrator dx to the width of the corresponding strip 6 'in the focal spot of the concentrator dz, i.e.

Figure 00000005
Figure 00000005

Условия отражения светового луча, падающего на концентратор параллельно продольной плоскости симметрии концентратора, от криволинейного 2 (х0≤х≤R, y≥y0) и плоского 3 (r≤х≤х0, 0≤y≤y0) участков отражающей поверхности 1 на фокальное пятно концентратора определяются уравнениями:The conditions for the reflection of a light beam incident on a concentrator parallel to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator from curvilinear 2 (x 0 ≤x≤R, y≥y 0 ) and flat 3 (r≤x≤x 0 , 0≤y≤y 0 ) portions of the reflective surface 1 on the focal spot of the concentrator are determined by the equations:

Figure 00000006
Figure 00000006

Уравнения (1) и (2) объединяют все закономерности и условия действия концентратора и определяет требуемую форму отражающей поверхности 1, обеспечивающую достижение задачи предлагаемого изобретения.Equations (1) and (2) combine all the laws and conditions of action of the concentrator and determines the required shape of the reflecting surface 1, ensuring the achievement of the objectives of the present invention.

Определяемая уравнениями (1) и (2) форма отражающей поверхности 1 концентратора создает равномерный поток отраженного солнечного излучения в прямоугольном выходном окне 5, на рабочей поверхности приемника излучения, который должен размещаться в прямоугольном выходном окне 5, тем самым, в частности, уменьшая сопротивление растекания электрического тока в освещаемом слое приемника излучения и увеличивая эффективность (КПД) преобразования, например, солнечного излучения, например, в электрическую и/или тепловую энергию. Наличие плоских участков 3 (r≤х≤х0, 0≤y≤y0) в концентраторе обеспечивает более эффективное крутое падение лучей на фокальное пятно концентратора и соответственно прямоугольное выходное окно 5 с уменьшением углов падения, что приводит к увеличению КПД преобразования за счет снижения коэффициента отражения лучей от рабочей поверхности приемника излучении, располагаемого в прямоугольном выходном окне 5.The shape of the reflecting surface 1 of the concentrator defined by equations (1) and (2) creates a uniform stream of reflected solar radiation in a rectangular output window 5, on the working surface of the radiation receiver, which should be placed in a rectangular output window 5, thereby, in particular, reducing the spreading resistance electric current in the illuminated layer of the radiation receiver and increasing the efficiency (efficiency) of conversion, for example, solar radiation, for example, into electrical and / or thermal energy. The presence of flat sections 3 (r≤x≤x 0 , 0≤y≤y 0 ) in the concentrator provides a more effective steep incidence of rays on the focal spot of the concentrator and, accordingly, a rectangular output window 5 with a decrease in the angle of incidence, which leads to an increase in conversion efficiency due to reducing the reflection coefficient of the rays from the working surface of the radiation receiver located in a rectangular output window 5.

Независимыми параметрами конструкции концентратора являются: K, r и x0. Совокупность значений их величин характеризует семейство концентраторов предлагаемого типа.The independent design parameters of the concentrator are: K, r and x 0 . The set of values of their values characterizes the family of concentrators of the proposed type.

Работает концентратор солнечной энергии следующим образом.The concentrator of solar energy operates as follows.

Равномерный поток солнечного излучения, поступающий, например, параллельно продольной плоскости симметрии концентратора (параллельно оси Y), в результате однократного отражения от каждой элементарной полоски 6 зеркальной отражающей поверхности 1 (r≤x≤R, y≥0) с координатами х, y, шириной

Figure 00000007
и ее проекциями dx, dy на оси, гдеA uniform solar radiation flux, arriving, for example, parallel to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator (parallel to the Y axis), as a result of a single reflection from each elementary strip 6 of the mirror reflecting surface 1 (r≤x≤R, y≥0) with coordinates x, y, width
Figure 00000007
and its projections dx, dy on the axis, where

Figure 00000008
Figure 00000008

концентрируется на фокальном пятне концентратора (прямоугольном выходном окне 5) в соответствующей полоске 6' с координатами zi и zi+1 и шириной dz на основании условий равномерного распределения освещенности в фокальном пятне концентратора, которые описываются уравнениями (1) и (2). При х=x0, y=y0 координата точки падения луча z=-r, а при х=R координата точки падения луча z=r. При этом все лучи, отражающиеся от плоских участков 4 отражающей поверхности 1, также попадают в фокальное пятно концентратора.concentrates on the focal spot of the concentrator (rectangular output window 5) in the corresponding strip 6 'with coordinates z i and z i + 1 and width dz based on the conditions for the uniform distribution of illumination in the focal spot of the concentrator, which are described by equations (1) and (2). For x = x 0 , y = y 0 the coordinate of the point of incidence of the ray z = -r, and for x = R the coordinate of the point of incidence of the ray z = r. In this case, all the rays reflected from the flat sections 4 of the reflecting surface 1 also fall into the focal spot of the concentrator.

Однократное отражение от плоского участка 4 отражающей поверхности 1 концентратора (r≤x≤х0, 0≤y≤у0), в соответствии с законом зеркального отражения равномерного потока излучения, приводит к равномерности потока отраженных лучей с падением на фокальное пятно концентратора с координатами -r≤z≤r под углом падения ϕ, определяющимся выражением:A single reflection from the flat portion 4 of the reflecting surface 1 of the concentrator (r≤x≤x 0 , 0≤y≤y 0 ), in accordance with the law of specular reflection of a uniform radiation flux, leads to a uniform flow of reflected rays with a fall on the focal spot of the concentrator with coordinates -r≤z≤r at an incidence angle ϕ defined by the expression:

Figure 00000009
Figure 00000009

Апертура концентратора 2R и координата y0 стыковки криволинейного участка 3 и плоского участка 4 отражающей поверхности 1 связаны с независимыми параметрами концентратора K, r, х0 соотношениями:The aperture of the concentrator 2R and the coordinate y 0 of the docking of the curved portion 3 and the flat portion 4 of the reflecting surface 1 are related to the independent parameters of the concentrator K, r, x 0 by the relations:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

При увеличении значения х0 величина y0 растет, а угол падения ϕ уменьшается, что приводит к снижению отражения излучения от любой поверхности, расположенной в плоскости фокального пятна концентратора.As the value of x 0 increases, the value of y 0 increases, and the angle of incidence ϕ decreases, which leads to a decrease in the reflection of radiation from any surface located in the plane of the focal spot of the concentrator.

Пример выполнения концентратора солнечной энергии.An example of a solar energy concentrator.

Для изготовления концентратора с K=10, шириной фокального пятна и прямоугольного выходного окна 2r=20 мм и координатой стыковки плоского и криволинейного участков поверхности по оси X, равной х0=2r=20 мм, значения параметров, определенные из соотношений (4)-(6), равны: ϕ=60°, 2R=200 мм, y0=17,32 мм. Промежуточные значения координат х и y профиля отражающей поверхности концентратора, необходимые для изготовления концентраторов на станках с числовым программным управлением, рассчитанные по приведенным формулам для принятых значений независимых параметров: K=10, r=10 мм и х0=20 мм, представлены в таблице «Координаты профиля отражающей поверхности предлагаемого концентратора».For the manufacture of a concentrator with K = 10, the width of the focal spot and the rectangular exit window 2r = 20 mm and the docking coordinate of the flat and curved surface sections along the X axis equal to x 0 = 2r = 20 mm, the parameter values determined from relations (4) - (6) are equal: ϕ = 60 °, 2R = 200 mm, y 0 = 17.32 mm. The intermediate values of the coordinates x and y of the profile of the reflecting surface of the concentrator, necessary for the manufacture of concentrators on numerically controlled machines, calculated by the above formulas for the accepted values of the independent parameters: K = 10, r = 10 mm and x 0 = 20 mm, are presented in the table "The coordinates of the profile of the reflecting surface of the proposed hub."

Координаты профиля отражающей поверхности предлагаемого концентратораThe coordinates of the profile of the reflecting surface of the proposed hub

Figure 00000012
Figure 00000012

Claims (10)

Концентратор солнечной энергии, содержащий симметричную отражающую поверхность, выполненную в виде фоклина и описываемую системой уравнений, и прямоугольное выходное окно под отражающей поверхностью для размещения приемника излучения, совпадающее с фокальным пятном концентратора, степень концентрации в каждой точке которого одинакова, отличающийся тем, что отражающая поверхность состоит из плоских и криволинейных участков, а система уравнений, описывающая образующую отражающей поверхности, имеет вид:A solar energy concentrator containing a symmetrical reflective surface made in the form of a foklin and described by a system of equations, and a rectangular exit window below the reflective surface for receiving the radiation receiver, coinciding with the focal spot of the concentrator, the degree of concentration at each point of which is the same, characterized in that the reflective surface consists of flat and curved sections, and the system of equations that describes the generatrix of the reflecting surface has the form:
Figure 00000013
Figure 00000013
 где х - текущая координата точки падения солнечного луча на концентратор на оси X, расположенной параллельно плоскости фокального пятна и перпендикулярно продольной плоскости симметрии концентратора;where x is the current coordinate of the point of incidence of the sun's beam on the concentrator on the X axis located parallel to the plane of the focal spot and perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator; y - координата точки на продольной плоскости симметрии концентратора относительно плоскости фокального пятна;y is the coordinate of the point on the longitudinal plane of symmetry of the concentrator relative to the plane of the focal spot; z - координата точки падения светового луча на фокальное пятно, на оси z, перпендикулярной продольной плоскости симметрии концентратора;z is the coordinate of the point of incidence of the light beam on the focal spot, on the z axis, perpendicular to the longitudinal plane of symmetry of the concentrator; К - концентрация излучения в фокальном пятне концентратора;K is the concentration of radiation in the focal spot of the concentrator; dx, dy, dz - дифференциалы соответствующих переменных х, y, z;dx, dy, dz - differentials of the corresponding variables x, y, z; 2r - ширина фокального пятна концентратора, -r≤z≤r;2r is the width of the focal spot of the concentrator, -r≤z≤r; 2R - размер апертуры концентратора в поперечном сечении, 0≤х≤R;2R - the size of the aperture of the concentrator in cross section, 0≤x≤R; х0, y0 - координаты линии стыковки плоского (r≤x≤x0, 0≤y≤y0) и криволинейного (х≥х0, y≥y0) участков отражающей поверхности.x 0 , y 0 - coordinates of the docking line of the flat (r≤x≤x 0 , 0≤y≤y 0 ) and curved (x≥x 0 , y≥y 0 ) sections of the reflecting surface.
RU2016125136A 2016-06-23 2016-06-23 Solar energy concentrator RU2638096C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016125136A RU2638096C1 (en) 2016-06-23 2016-06-23 Solar energy concentrator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016125136A RU2638096C1 (en) 2016-06-23 2016-06-23 Solar energy concentrator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2638096C1 true RU2638096C1 (en) 2017-12-11

Family

ID=60718493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016125136A RU2638096C1 (en) 2016-06-23 2016-06-23 Solar energy concentrator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2638096C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686495C1 (en) * 2018-08-24 2019-04-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) Solar radiation concentrator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1562885A1 (en) * 1988-06-08 1990-05-07 Армянское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского, Проектно-Конструкторского И Технологического Института Источников Тока Concentrator of solar radiation
US20060072222A1 (en) * 2004-10-05 2006-04-06 Lichy Joseph I Asymetric, three-dimensional, non-imaging, light concentrator
US20110044056A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Microsoft Corporation Light collector for an illumination optic
CN103941394A (en) * 2014-04-18 2014-07-23 西安交通大学 Cutting-out method of panel receiving type compound parabolic concentrator
US20160048008A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Yonghua Wang Tracking-Free High Concentration Ratio Solar Concentrator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1562885A1 (en) * 1988-06-08 1990-05-07 Армянское Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского, Проектно-Конструкторского И Технологического Института Источников Тока Concentrator of solar radiation
US20060072222A1 (en) * 2004-10-05 2006-04-06 Lichy Joseph I Asymetric, three-dimensional, non-imaging, light concentrator
US20110044056A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Microsoft Corporation Light collector for an illumination optic
CN103941394A (en) * 2014-04-18 2014-07-23 西安交通大学 Cutting-out method of panel receiving type compound parabolic concentrator
US20160048008A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Yonghua Wang Tracking-Free High Concentration Ratio Solar Concentrator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686495C1 (en) * 2018-08-24 2019-04-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИМ) Solar radiation concentrator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0596004B1 (en) Non-imaging optical illumination system
Ali et al. An optical analysis of a static 3-D solar concentrator
US9353930B2 (en) Light duct tee extractor
US20140016205A1 (en) Light duct tee splitter
US11644219B2 (en) Secondary reflectors for solar collectors and methods of making the same
RU2638096C1 (en) Solar energy concentrator
CN103941394B (en) A kind of intercept method of dull and stereotyped receiving type compound parabolic concentrator
Su et al. Radiance/Pmap simulation of a novel lens-walled compound parabolic concentrator (lens-walled CPC)
RU2686495C1 (en) Solar radiation concentrator
Ali et al. Optical performance evaluation of a 2-D and 3-D novel hyperboloid solar concentrator
CN107448781B (en) LED collimation uniform lighting structure for rectangular car lamp modeling and implementation method thereof
US20110067689A1 (en) Primary concentrator with adjusted etendue combined with secondaries associated to multiple receivers and with convection reduction
RU2154778C1 (en) Solar photoelectric module with concentrator
CN110325801B (en) Solar energy condenser
Hamza et al. Design of Truncated Hyperboloid Solar Concentrator by Using Zemax Program
SU1794254A3 (en) Solar energy concentrator
CN101719524B (en) Photovoltaic optical collector based on nonimaging optics
Zeghoudi et al. Contribution to minimizing the cosine loss in a thermodynamic solar tower power plant by a change in the target position
CN105044893B (en) A kind of luminous energy full-reflection spotlight device
Ali et al. Optical study of a 3-D elliptical hyperboloid concentrator
RU2522376C2 (en) Solar module with compound parabolic concentrator included in stirling engine
Saleh et al. Design and Optimisation OF 2-D Static Solar Concentrator
RU2295675C2 (en) Solar unit with concentrator
RU2168679C1 (en) Solar photoelectric module with concentrator
Winston et al. Nonimaging solar concentrator with uniform irradiance

Legal Events

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

Effective date: 20180624