ПОСТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОГО КОНЦЕНТРАТОРА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты испытаний концентраторного устройства параболоидной формы, выполненного в виде солнечной кухни для личного пользования.

ABSTRACT

The article presents the results of tests of a paraboloid-shaped concentrator device made in the form of a solar kitchen for personal use.

Ключевые слова: солнечный концентратор, коэффициент отражения, фокусное расстояние, фокусный размер, температура, зеркало.

Keywords: solar concentrator, reflection coefficient, focal length, focal size, temperature, mirror.

Введение

Обрабатывающая промышленность стран всего мира за последнее десятилетие настолько развита, что спрос на нетрадиционные источники энергии значительно вырос. Особенно это касается транспорта и сельского хозяйства. Традиционные источники энергии производятся из природных источников топлива, таких как уголь, древесина, нефтепродукты и природный газ.

Это, в свою очередь, приводит к уменьшению природных запасов топлива. Эта ситуация является очень глобальной экологической проблемой, и использование чистой энергии в национальной экономике сейчас находится в центре внимания ученых всего мира. Разработка и применение широкого спектра альтернативных источников энергии, таких как солнечная, ветровая, геотермальная энергия, потенциальная энергия речной воды, а также восходящая и падающая энергия океанской воды, являются решениями вышеуказанных проблем [1].

В этой статье представлена информация о солнечной кухне, которая специально предназначена для домашних дел, таких как приготовление чая или приготовление пищи для небольшой семьи. Устройство состоит из концентратора в виде параболоида, который состоит из большого количества зеркал, показана на рис.1. Основание солнечного концентратора выполнено из гипса (алебастра). Поскольку гипс - это вещество, которое имеет свойство затвердевать в течение 1-2 минут после смешивания с водой, форма, используемая для формирования на нем параболоидной формы, была вырезана из металлической пластины, чтобы сделать ее простой, легкой и удобной для перемещения.

Для этого на металлической пластине рисуется рисунок параболы с фокусным расстоянием 90 см. Процесс вырезания формы в форме параболы из металлической пластины в соответствии с чертежом параболы требует точной работы в миллиметровом порядке, в противном случае форма может не соответствовать требованиям.

Фокусное расстояние 0,9 м, плоская поверхность основания 0,635 м². Поверхность покрыта 256 маленькими зеркалами размером 0,05x0,05 м. Солнечный свет, падающий на эти зеркала, возвращается от каждого зеркала и собирается в светоприемнике, расположенном на фокусном расстоянии концентратора. Сообщалось, что температура в светоприемниках поднялась до 400°C. Фактический внешний вид устройства (рисунок 1).

Рисунок 1. Фактический внешний вид устройства

Колеса установлены на основании ступицы, чтобы было легче сфокусироваться на сторонах неба. В устройстве используются недорогие и доступные материалы местного производства. Концентратор вращается каждые 30-60 минут в соответствии с направлением движения солнца, так что солнечный свет полностью падает на поверхность устройства. Установлен специальный преобразователь угла, позволяющий легко поворачивать параболоидную часть устройства на необходимый угол относительно горизонта.

Анализ полученных результатов: время закипания 0,5 л воды в приборе и динамика изменения температуры проанализированы для двух случаев. В первом случае результат был получен при открытом горлышке емкости, наполненной водой. Зная начальную температуру воды, определяем полезную энергию по следующей формуле:

                           (1)

Общее количество доступного солнечного излучения рассчитывается следующим образом:

                              (2)

G_yr- общая радиация;

A_y- коэффициент поглощения света.

Тепловой КПД находится по уравнению:

                                    (3)

Измерение тепловых свойств

Для измерения энергетических характеристик отражающих систем в приемнике излучения используются радиометрический, термометрическим и другие методы[7].

Таблица 1.

 Динамика изменения размеров во времени (открытый сосуд)

Рисунок 2. Динамика изменения температуры 0,5 л воды в приборе

В ходе экспериментов на представленном устройстве были проанализированы теплотехнические параметры устройства. Корреляционная динамика времени закипания 0,5 л воды и температуры представлена ​​на графиках для двух случаев. Полученные результаты свидетельствуют о том, что вода в закрытой емкости закипает быстрее. Жидкость всегда содержит растворенные газы, которые образуют мелкие пузырьки на дне и стенках емкости, а также частицы пыли, плавающие в жидкости. По мере повышения температуры количество насыщенного пара в пузырьках увеличивается, а давление увеличивается. Под действием отталкивающей силы Архимеда пузыри поднимаются наверх.

Если температура верхних слоев жидкости ниже, давление в поднимающихся пузырьках быстро падает и не достигает верха. Когда давление насыщенного пара внутри пузырьков сравняется с давлением жидкости, пузырьки достигают верхнего слоя и начинается процесс кипения. В герметичном контейнере тепло от верхнего прыжка рассеивается, и процесс кипения происходит быстрее.

Заключение

1. Излучение измерялось пиранометрическим методом.

2. Изменение температуры воды измерялось термометрическим методом.

4. Был определен теплового КПД параболоидного концентратора методом измерений

Список литературы:

1. Duffie J., Beckman W. Solar engineering of thermal processes. New York. Wiley, 1991. - 919p.
2. ЗахидовР.А.Зеркальный системы концентрации лучистой энергии.Ташкент: Фан.1986. -176
3. Zahidov R.A. Technology and testing of solar energy concentrating systems. Tashkent:1978. 184 P.184.
4. R. Pavlović, P. Stefanović, Evangelos Bellos Design and Simulation of a Solar Dish Concentrator with Spiral-Coil Smooth Thermal Absorber
5. Клычев Ш.И., Мухитдинов М.М., Бахрамов С.А. Методика расчёта системы параболический концентра- тор трубчатый приёмник солнечных теплоэнергетических установок // Гелиотехника. - 2004. № 4. С. 50-55
6. Klychev Sh.I., Zakhidov R.A., Bakhramov S.A., Dudko Yu.A., Khudoikulov A.Ya., Klychev Z.Sh., and Khudoiberdiev I.A. Parameter optimization for paraboloid-cylinder-receiver system of thermal power plants // Applied Solar Energy. Applied Solar Energy. 2009. Vol. 45. No. 4. P. 281–284.
7. Абдурахманов А.А., Акбаров Р.Ю., Кратенко М.Ю., Собиров Ю.Б., Юлдашев А.А. Система технического зрения для оперативного контроля энергетических характеристики Большой Солнечной Печи // Гелиотехника. 1994. № 6. С. 30-32.