Журнал передовой химической инженерии

Абстрактный

Проектирование солнечного концентратора для передачи солнечного света по оптоволокну

Лошкарев Игорь Юрьевич

Предложен метод определения доли видимого света в солнечном излучении. Солнечный спектр разделен на три области: ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Рассмотрено спектральное распределение интенсивности солнечного излучения при различных условиях. С помощью программного пакета Mathcad рассчитана спектральная светимость абсолютно черного тела. Далее оценена доля естественного света в солнечном излучении. Данный расчет показал, что 1 Вт/м2 естественного света составляет 213 лм/м2, что подтверждается 100 000 люкс (лм/м2) при солнечном излучении 1000 Вт/м2. Проведено сравнение спектров поглощения полиметилметакрилатных, перфторполимерных и кварцевых волокон. Рассмотрена схема теплофизических процессов, происходящих при взаимодействии излучения с веществом. Выведены формулы для расчета пороговой (критической) плотности мощности, необходимой для нагрева поверхности до заданной температуры при импульсном и непрерывном нагреве. Далее производятся расчеты критической плотности мощности и допустимого размера площади, с помощью которой можно определить концентрацию естественного света в ПОФ. Представлена ​​разработка оптической системы для концентрации естественного излучения. Рассмотрена оптическая система для разработанной системы естественного освещения на основе волокна - система Кассегрена с двухзеркальной линзой. Обоснована и рассчитана система с квадратным сечением зеркал. Далее оценивается отражение от поверхности защитного стекла из акрила и обосновывается необходимый размер торца полимерного волокна, используемого для передачи света в помещение. В заключение рассчитывается интенсивность излучения на выходном конце полимерного волокна. Определены параметры системы: диаметр большого зеркала 198 мм, диаметр малого зеркала 34,9 мм, фокусное расстояние большого зеркала 49,5 мм, фокусное расстояние малого зеркала 7,189 мм, расстояние между поверхностями зеркал 40 мм. Оценка отражения от поверхности защитного стекла из акрила показала, что для защитного окна плоской геометрии коэффициент отражения составляет 7,74%, а выпуклой геометрии - 8,83%. Расчет интенсивности излучения на выходном конце полимерного волокна показал, что общая выходная мощность системы будет определяться количеством волокон в системе.