Разработка и исследование параболического рефлектора с целью повышения энергетических характеристик солнечной установки

• Автор: Ашурлы, Мурад Заурович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОЛНЕЧНЫЕ УСТАНОВКИ С ПАРАБОЛИЧЕСКИМИ РЕФЛЕКТОРАМИ
1.1. Аналитический обзор по солнечным установкам с параболическими рефлекторами
1.2. Преобразователи солнечной энергии
1.2.1. Двигатели Стирлинга
1.2.2. Термоэмиссионные преобразователи
1.2.3. Теплоприемники солнечного излучения
1.3 Методы измерения энергетических характеристик
солнечных установок
1.4. Солнечные установки с вторичным рефлектором
1.5 Описание конструкции гелиоэнергетической
установки ГЭУ
1.5.1. Опорно-поворотное устройство
1.5.2. Параболический рефлектор
1.5.3. Металлические зеркала
1.5.4. Система слежения за Солнцем
1.5.5. Преобразователи, используемые на установке ГЭУ
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК РАСЧЕТА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО РЕФЛЕКТОРА
2.1. Расчет базового параболического рефлектора
2.2. Расчет параболического рефлектора с учетом погрешностей
2.2.1. Влияние отклонений формы поверхности
2.2.2. Влияние погрешности наведения
2.2.3. Влияние погрешности установки приемника
2.3. Методы расчета рефлекторов солнечных установок
2.4. Фацетная аппроксимация
2.4.1. Оценка интегральной ошибки
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СОЛНЕЧНОЙ УСТАНОВКИ С ПАРАБОЛИЧЕСКИМ РЕФЛЕКТОРОМ
3.1. Исследование характеристик зеркал
3.1.1. Методы контроля зеркал солнечных установок
3.1.2. Метод фокального пятна
3.1.3. Модифицированный теневой метод
3.1.4. Комбинированный метод
3.2. Методика измерения распределения энергии в фокальном пятне рефлектора с использованием проходного проволочного анализатора
3.2.1. Принцип работы проволочных
болометрических приемников
3.2.2. Основные технические характеристики проволочного анализатора
3.2.3 Программное обеспечение проволочного анализатора
3.2.4. Экспериментальные результаты измерений
с помощью ПАРП
4. ПУТИ МОДЕРНИЗАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ УСТАНОВКИ
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время во многих развитых странах мира ведутся работы по созданию специальных установок и разработке технологий, использующих солнечное излучение для получения электрической энергии и тепла. Это связано как со значительным подорожанием и истощением запасов таких традиционных источников энергии как нефти, газа, угля и их продуктов, так и с загрязнением окружающей среды при их сжигании.
До последнего времени гелиоэнергетические установки (ГЭУ) создавались на основе фотоэлектрических кремниевых преобразователей солнечной энергии. Однако исследования, проведенные в разных странах мира, показали перспективность создания ГЭУ, основанных на других физических принципах, в том числе на основе высокотемпературных процессов.
Одним из перспективных направлений является создание параболических рефлекторов солнечного излучения различных типов с высокой плотностью излучения в фокальной плоскости и разработка термодинамических и термохимических высокотемпературных преобразователей [1-8]. Кроме наземных установок рассматривается также создание космических рефлекторов, размещенных на орбите ИСЗ, для передачи солнечной энергии на Землю [9]. Следует отметить, что в работах по солнечной энергетике обычно вместо термина «рефлектор» употребляется «концентратор».
В солнечных установках, предназначенных для генерации электроэнергии, обычно используются параболический рефлектор и двигатель Стирлинга (Dish/Stirling Systems). Разработкой подобного типа солнечных установок занимаются многие американские и европейские фирмы [1-8].

ственных недостатков. Поэтому все без исключения проекты, например, телескопов 90-х годов, предлагают использование азимутальных монтировок. Анализ вариантов схем ОПУ для ГЭУ с параболическими рефлекторами с размерами зеркала до 7 м включительно показал, что оптимальной является одноопорная схема.
Конструкция опорно-поворотного устройства состоит из опорной колонны высотой 3020 мм и шириной у основания 4000 мм. Рефлектор крепится к опорно-поворотному устройству (ОПУ) 7 с помощью специального фланца. Опорно-поворотное устройство (вес 900 кг) обеспечивает вращение рефлектора по углу места и азимуту со скоростью 50 угл. с/с с ошибкой в несколько угловых минут. ОПУ устанавливается на железобетонном основании.
1.5.2. Параболический рефлектор
Рефлектор гелиоэнергетической установки является составным зеркалом, отражающая поверхность которого формируется из гексагональных фацет с диаметром вписанной окружности 360 мм, закрепленных посредством узлов крепления на несущей основе (каркасе) [10]. Центральное отверстие, частично затеняемое преобразователем энергии, предусмотрено для размещения опорно-поворотного устройства. Габаритные размеры рефлектора с фацетами: высота - 5860 мм; ширина - 5650 мм; толщина — 1125 мм.
Каркас рефлектора состоит из 6 треугольных сварных панелей, 5 из которых - одинаковые и содержат по 31 фацете в каждой панели, а 6-я нижняя панель содержит 22 фацеты, т.к. 9 панелей удалены для размещения опорно-поворотного устройства. Панели каркаса соединены в центре стаканом с внутренним диаметром 850 мм и шириной кольца от 160 до 250 мм (см. рис. 1.5.2). Стакан имеет вырез длиной 400 мм в нижней части для размещения опорно-поворотного устройства