Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка фокона облегченной конструкции

Фоконы как вторичные концентраторы широко рекомендуются в гелиотехнике [1?5] для использования в технологических процессах. Однако, при использовании фоконов как вторичных концентраторов имеется ряд проблем:

- при использовании совместно с широко апертурными концентраторами фокон способен концентрировать только излучение с апертурным углом менее 30^o, излучение с большим апертурным углом поглощается на стенках фокона;

- при больших концентрациях светового потока даже при высоком коэффициенте отражения порядка 0,9 часть энергии поглощается и вызывает нагрев фокона и его деформацию;

- поэтому часто фоконы изготавливают из достаточно толстостенных металлов с высокой теплопроводностью.

Следует отметить, что коэффициент отражения металлов падает с температурой [6], поэтому важно обеспечить хороший отвод тепла, причем потоки тепла могут достигать сотен ватт на см². Оценка показала, что при использовании обычных сталей или металлов толщина стенки фокона при охлаждении водой должна быть порядка 0,5 - 1,0 мм. При большей толщине стенок фоконов из-за недостаточного темпа теплоотвода тонкий слой отражающей поверхности фокона может иметь повышенную температуру и, соответственно, низкий коэффициент отражения.

Учитывая вышесказанное, нами изготовлен конический водоохлаждаемый фокон из тонкостенного металлического листа (0,5 мм) с коэффициентом отражения 60%. Фокон имеет следующие геометрические характеристики: входное отверстие 200 мм, выходное отверстие 400 мм, длина 500 мм. Внутренняя часть фокона покрыта отражающей пленкой с коэффициентом отражения до 90%. Следует отметить, что в связи с наличием неровностей металлического листа на котором расположена отражающая пленка, часть отраженного излучения рассеивается и, в связи с этим, коэффициент отражения направленного излучения в реальности находится в интервале 60-80%.

Разработанный фокон был установлен в фокальную зону Большой Солнечной Печи (БСП) тепловой мощностью 1000 кВт Узбекистана [7] (см. Рис. 1.). В процессе работы фокон охлаждается холодной водой и расход охлаждаемой воды через фокон и защитный экран составлял 0,4 л/c. Полагая, что тепло в воду в основном поступает из фокона, с учетом плотности падающего излучения оценили суммарный коэффициент отражения стенок фокона покрытых пленкой, которая составила величину порядка 25%.

фокон концентратор гелиотехника

Рис. 1. Фокон установленный в фокальную зону БСП

Распределение энергии на выходе фокона измерили Системой Технического Зрения (СТЗ) [8], в качестве диффузно-отражающего экрана использована термостойкая ткань типа КТ-11.

Эксперименты с фоконом в условиях БСП (широко апертурный концентратор 72^о) показали что, основная энергия концентрируется у выхода фокона и при удалении экрана от выходного отверстия лучи сильно расходятся. Чтобы получить изображение вторично концентрированного пятна, приходится наклонить экран на несколько градусов. На рис. 2 приведен график распределения относительной энергии (изолиний яркостей) полученные с помощью СТЗ. Как видно, применение фокона позволяет не только повысить концентрацию излучения, но и получить центральную область с однородным энергетическим потоком.

Рис. 2. Изолинии яркостей, полученные фоконом легкой конструкции в фокальной зоне БСП.

Проведены предварительные испытания фокона. Показано, что данная конструкция может быть использована в качестве вторичного концентратора в фокусе БСП, в условиях сильно концентрированного солнечного света. В связи с сильной расходимостью излучения на выходе фокона, испытуемые образцы рекомендуется располагать либо внутри фокона либо непосредственно у выхода фокона.

Литература

[1] В.А. Баранов. Свойства параболоторических фотоконов. ОМП. 1965, №6, с 37-41

[2] Баранов В.А. Сочетания фоканов и фоклинов с приемниками излучения. Гелиотехника 1977, №1, с32-37

[3] Баранов В.К. Параболоторический фокон как вторичный концентратор солнечной энергии. Гелиотехника, 1977, №5, с 18-25

[4] Р.А. Захидов Т.А. Огнева, Клычев Ш.И.А.А. Вайнер, А.Ш. Ходжаев Исследование энергетических характеристик параболоторических фоконов. Гелиотехника, 1984, №3, с. 30-40

[5] Х. Ахмедов, Р.А. Захидов, Т.А. Огнева, Ш.И. Клычев, Исследование оптико-энергетических характеристик конусных концентраторов. Гелиотехника, 1991 №3, с 29-33

[6] Голубева, И.Л. Интегральные нормальные степени черноты жидких металлов и сплавов. Диссертация 01.04.14, кандидат тех. наук. М.2000

[7]. С.А. Азимов. Гелиотехника 1986. №6. С. 3

[8] А.А. Абдурахманов, Р.Ю. Акбаров, Ю.Б. Собиров, А.А. Юлдашев. Применение Системы Технического Зрения на большой солнечной печи. Гелиотехника 1998. №1. С. 49-52

Размещено на Allbest.ru