автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Математическое моделирование и программное обеспечение теплового режима системы концентратор-приемник СЭС и высокотемпературных гелиоустановок

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК ТУРКМЕНСКОЙ ССР НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «СОЛНЦЕ»

РГО ОД

На правах рукописи

-УД К 662,997

АВАНЕСОВ ЭДУАРД СЕРГЕЕВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА СИСТЕМЫ КОНЦЕНТРАТОР-ПРИЁМНИК СЭС И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГЕЛИОУСТАНОВОК

Специальность: 05.14.05 — теоретические основы

теплотехники

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ашхабад - \т

Работа выполнена в Научно-производственном объединении «Солнце» Академии наук Туркменской ССР.

Официальные оппоненты:

ГРИЛИХЕС ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ — доктор технических наук, профессор, г. Санкт-Петербург.

ЗАХИДОВ РО/ИЭН АБДУЛЛАЕВИ'1—доктор • технических наук, чл.-к. Республики. Узбекистан, г. Ташкент.

ЯЗЛИЕВ СЕЛИМ ЯЗЛИЕВИЧ — доктор технических наук, профессор ТГУ им. Махтуыкули, г. Ашхабад.

Ведущая организация — ЭЛИН им. Г. М. Кржижановского, г. Москва.

Защита состоится /¡С 199^ г. в 10.00 часов

на заседании Специализированного совета Д 014.03.01 при Научно-производственном объединении «Солнце» АН ТССР (744032, г. Ашха-бад-32, гюс. Бикрова, НПО «Солнце» АН ТССР).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке АН ТССР.

Автореферат разослан « ЛГ» ам-и. 199| г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор технических наук, профессор

УШАКОВА А. Д.

- а -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Одной из* важнейших проблем современности является все более широкое вовлечение нетрадиционных источников энергии в энергобаланс нашей страны, острая необходимость в быстрейием решении которого связана с естественным истощением природных ресурс и кризисной ситуацией в области экологии. Наиболее перспективным использованием энергии солнечного излучения является создание солнечных электрических станций для энерго -обеспечения децентрализованных населенных пунктов в юкных районах нашей страны и технологических линий сельского хозяйства.

Сложность решения данной задачи связана с комплексностью, требующей системных методов исследования. Анализ исследователь -ских и опытно-конструкторских разработок в этой области показыт вает, что основные проблемы, стоящие на пути наземных и косми -ческих источников энергии, могут быть в настоящее время успешно решены. Очевидно, что прогресс в указанных областях невозможен без развитой теории оптических концентрирующих систем, позволяющей научно обосновать технические требования к.этим системам, рационально организовать их проектирование, производство и испытание, научно прогнозировать их энергетические и эксплуатационные характеристики.

Разнообразие типов концентрирующих систем как составных элементов СЭС и услопий их применения требует от теоретических методов и расчетных моделей достаточной общности и. универсаль -ности, обеспечивающих применение теории для решения широкого круга практических задач.

Цель в работы является разработга математического обеспечения задач проектирования и оптимизации системы концентратор-приёмник СЭС башенного и модульного типов.

Для достижения поставленной цели необходимо было исследовать широкий круг, вопросов и решить ряд новых научно-технических задач, к числу которых следует отнести:

- разработка моделей расчета системы концентратор-приёмник, обеспечивающих использование теоретических моделей . ■ концентрации солнечного излучения в решении задач проектирования кон центрирующих систем с линейным фокусом, таких как: параболоцилинд-рические концентраторы; стеклянные линзы Френеля;

- обоснование и обобщение моделей расчета концентрирующих

- ч -

систем на ЭВМ, в частности разработка ишкационно-отадистичво-кой подали расчета двузеркальных концентрирующих систем.

Развитие метода эквивалентного параболоида, в случав нали -чня среднеквадратических ошибок отражающих поверхностей» ис -следование влияния широкого набора параметров на энергетичео -.кую эффективность указанных Систем;

- разработка модельных представлений радиационного погружения полостных приёмников различной геометрии для набора ко -дельных распределений индикатрис отражения, моделирующих функцию отклика1 различного типа концентрирующих систем СЭС; моделирование геометрической форма оптимальной геометрии полостей.

Научная новизна заключается в том, что авгорои впервые:

■ - - проведены; численные исследования стеклянных линз Френеля на основе.имитационно-статистической юдели;

-.ранена тепловая задача сив теш "лист-труба" при неравномерном распределении плотности потока солнечной радиации;

- получены аналитические оценки фокальных концентраций и коэффициента улавливания нараболоцияиндрических концентраторов;

- проведено исследование концентрирующей способности дву ~ зеркалышх систем, построена математическая замкнутая модель расчета систем'Кассегрена, Грегори в приближении оквивалонтно-

_ го параболоида. Построена схема графического определения максимальных значений коэффициента геометрической концентрации сис -темы Кассегрена для набора параметров о > <3-0 > реа.-

лизованная в 'гаде машинных алгоритмов;.

' - разработана математическая модель расчета радиационного родаа полостных праёшаков произвольной геометрии. Вроаедово исследование нозножноети выравнивания распределения плотности потока излучения на приёмыше панелях с помощью зеркальных ко -нуеных конгрограхагелен. Построена процедура поиска разиоосво-щешюй полости в плане обратной задач!! шкрокоапергурноН оптики.

Практическая ценность н реализация результатов исследований..

•Работа ориентирована на создание алгоритмов и па их база разработке программного кошлокса. Б настоящей' время при расширении фронта работ *е области прикладной гелиоэнергетики и привлечении к разработке и .соорукении новых гелкоэиаргетаческих

- 5 -

объектов всё более широкого круга проектных, конструкторских и эксплуатационных организаций главной проблемой является ло-строение универсального annapaía для адекватной формулировки базовых алгоритмов математического иодзлирования объектов новой техники.

Разработанные автором имитационные модели и созданное программное обеспечение расчета системы концентратор-приёмник СЭС башенного и модульного типов позволяют значительно интенсифи -, пировать анализ вариантов и сократить прадпроектную и проект -ную стадию создания таких объектов.

Развитые автором методы расчета приняты к внедрению при~ проектировании маломощных автономных энергетических установок и при обосновании проектных реиений по отбору перспективных гелиоприёмников СЭС.

Апробация работы. Основные результаты работы, докладывались и обсухдались на научных семинарах в ГОЛ им.С.Й.Вавилова, ЭШШ им, Г.М.Кркияановского, на семинарах в Научно-производственном объединении "Солнце" AJI ТССР, на международных конференциях " Qfp<?;<?c/ ôptieh «и' ¿otai- Entïpf ftajfae I9&7 У» У» на Всесоюзном совещании "Опыт разработки и освоения первой в СССР экспериментальной солнечной электростанции мощностью- 5 МВт (СЭС-5)", на международном симпозиуме по солнечным энергетическим установкам (г.Алушта* 22-26 апреля 199I г.), на республи - • капской научно-практической конференции "Использование солнечной энергии в народном хозяйстве", г.Ташкент, J99I г., на 3-ей Всесоюзной конференции по энергетике океана, г.Владивосток,' 1991 г..

Публикации по теме работы. По теме диссертации опубликовано 36 статьи. '

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложения. Работа изложена на 306 страницах машинописного текста, включая 8 6 рисунков, 15 таблиц и списка цитированной литературы из 173 наименований.

Личное участие автора в получении научных результатов. В процессе выполнения работы автором осуществлялись постановка и-решение задач, анализ и обобщение результатов исследований. Автором разработаны алгоритмы и составлен пакет программ, проведены вариантные расчеты.

,.-.......•■ - 6 -

, ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ -

Во введении к работе даётся краткая характеристика'и оценка-состояния рассматриваемой-проблемы, подчеркивается актуальность ;И важность её решения для развития, теории и практики создания СЭС башенного и модульного, типов, определяется место данного предмета исследования в рассматриваемой области гелиотехники.

В первой главе дач подробный аналитический обзор литературы па рассматриваемой проблеме. Отмечается, что существенный вклад

* в этой области внесли работы Баума В.А., Байрамова Р.Б., Захидо-ва P.A., Грилихеса В.А., Теплякова Д.И., Апариси P.P., Баума И.В. и. др. На основе анализа результатов указанных работ сформулированы основные дели диссертационной работы. Поставленные цели предопредилили структуру работы и её основные методологические

.принципы.'

. Вторая глава диссертации посвящена математическому модели -ровашт системы "концентратор-приемник" параболоцилиндричоского ; концентратора и линейной линзы Френеля. Рассмотрим процесс концентрации излучения, отражающегося, от параболоцилиндрического зеркала и падающего на поверхность цилиндрического приёмника. Расчет будем вести по фотометрической схеме: . .

. J еоbU'jx . : ' (2.1)

Яркость в пучке; лучей, отраженных от статистически неровной поверхности-связана с яркостью в-падающем пучке следующим образом:

' Ь(<*,$) = fJjcf/c/Э ?(/<> у Во^рУ (2'2)

функция Р(/1, i) имеет вид:

• ' • : 4 (2,3)

Распределение яркости по солнечному диску задаётся аппроксима -ционной формулой Хозе:

4 • ° 'J За* I *!3/j)JI '."■•.

где ß' ш conti Ij56 .

Прослекиванив хоДа лучей. Связь меаду угловыми переменными луча в падающем пучкё.иугловцми переметший луча в отраженном

- 7 -

яучке определяется формулой:

о2 . (2.5)

ß +2ЪСо£а/л

Кроив того, яркость лучей э отраженном пучке равна яркости лу - . чей, падающих на соответствешше точки приёмника, т.о.

ßK5)«Äi2jy (2.6)

где *Р - полярный угол точки приёмника, отсчитываемый от идеального направления нормали в меридиональной плоскости,

5 - угол, отсчитываемый в сагиттальной плоскости (puc.Ii Легко установить, что

¿1 I/ Со^й/г

{г .

Тогда

¿(tp^jjfj/ifl О /^,0) bi-j-iWCc^it/Z-ty, ё -J*aav/b)(.2.7)

Считая сагиттальные отклонения малыми, определим плотность потока излучения:

ва( фль К> со*? и/г --2/., I--г ^ сам/л)

Под интеграл введена Функция ' , показывающая поглощагэль-

iiy».способность приёмника. Проведя внутреннее-интегрирование, получим ' ' 'Т/э о»

где - функция Хевисайда

Yfcrt-7 ^ ПР" (2Л0)

^ } О , при Я?<0 • - ограничивает область интегрирования.

' 8 ~

Точные отрахатели

Полагая Р(^) =$(/*) ( В - функция Дирака) в интеграле (2.9), легко получить выражение для плотности потока на приёмнике для точных отрагателей.. Такии образом: ,

Л —■ | сЫшхч1 (2.11)

где

Определим плотность потока.излучения иа линии фокусов. Для этого а формуле (2.II) положим '■ К » О, Я ■ ■ О. ' 'Тогда ': . ' ; "., .-

' iil '-(2.12)

ч' ■■ Неточные отражатели • • -

Рассмотрим случаи неточных отражателей в приближении точечного источника. Перепишем (2.7) в виде: _ .

По условию ■

&о Кр)* % ЗСс*>5С,М ;; (2.11)

гак что о-кончательно инеем • . '. •

; •. (2>I5)

Ввод« критерий точности огракателэй ; ? , опреде-

'яим предельную оценку if при малых : "

31 ' ' (где)

Получшшыа выиа соотношений относятся :-; системе параболоцилкид-ричеокий ксшцепгратор-циливдрический приёмник,. На примере, дне -кретиого набора' цилиндрических приёмников на рис.2 приведено '

/'I/ Данное предельное сцошошепие' позке получено в работе Huéen O.AJ.A/iiàfax ûnd 'Ju&o a- ■ ftyokefkaf

■ to>t<i?ii izaiôï // Jf dpi . £<uJn ihi. f.tJ ■//

Рис Л СхеиатичеокиЛ чврте.ч гараболощииндричбского концентратора с цилиндрическим приемником.

к(у>/к(о)

и „-120

ио

20 40 60 ВО 100 Рис.2 Распределение безразмерной концентрации

• образующей цилиндрического приёмника

120 140 160 180 Т

по

распреденачни плотности потока излучения но образущей при 120°, о' а ц', В случае плоского приёмндоа крэффициент геометрический концентрации имеет вид: «и___

где

& - $ если

При получаем предельную оценку (¡¿,1<?), Основным инте-

гральный критерием, характеризующим передачу энергии от концеш ратора к приёмнику, является коэффициент улавливания, завися -щий от широкого комплекса параметров. Как показано в работе, для равнояркаго источника коэффициент улавливания определяется следующим образом: , ' . „

рРл/ (гае)

На рис.З представлены зависимости коэффициента улавливания параболоцилиндричеокого концентратора с плоским приёмником, пользуясь которыми ма*но производить отбор параметров по теплотехническим требованиям к конструкции. Вайду того, чхо линейные концентрирующие системы имеют однонаправленные системы слваения, вавдым аспектом оптимизации .выработки электроэнергии на-СЭС мо- | дульного типа, является правильная ориентация оптической ори ; системы. На примере параболоцилиндрического концентратора, ори-ентированнопэ осью по направлению север-юг и восток-запад для ' района г.Сочи, на рис.4 приводится гистограмма уловленной прямой, радиации. 'Цилиндрические линзы Френеля как концентрирувщие системы вызывают интерес в связи с тем, что в составе солнечной энергетической установки позволяет значительно повысить темпе -ратуру теплоносителя на выходе, тем самым увеличить эффектна -ность СТЗУ, С другой стороны, опыт создания цилиндрических линз Френеля методом непрерывного литья показывает их экономическую целесообразность в сравнении с традиционно используемыми плос -кими коллекторами.

Рассмотрим схематический рис,5, на котором изображены 4 зубца цилиндрической линзы Френеля, фокусное расстояние которой ^ , толщина рубьев принята постоянной и равной V, . Введем обозначение ^ ( ^ * 1,2,3) - координаты границ зубьев; -

Рис.3 Распределение коэффициента геометрической концентрация ийрпйолоци-лиадрического «онпентра-тора о плоским приНиником.

И

ю

9. 8 7 6 5

3 2 Л

1 2 3 4 5 Х/^Шп

О.м^сй" Рис.4 йсгограчма уловленной радиации 1!Ш,

И

•

¿8-3) и, / (С'10) —7"

*> Г/1 ' л к //

1 X N К/ У

-гр- I/ V & (О сх к

>< у Х-< X Жу & * к Кя

хК <г кШг /\Г/

Ж \ /\7ч/

месяцы

длина радиуоа-векмра. В основу формообразования линэя полохен; принцип ферма. Рекуреятное соотношение определения.границ зубьев имеет вид: • . . .'

' (2.19)

Рис.5, Схематический черте* линзы Френеля

Кспользуя методику прослехив'аиия обратного хода луча, определим угол отклонения всходящего луча в меридиональной плоскости от направления к центру солнечного диска в виде (см.рис.б) ,.

• . , къ*-1\ * Чи<2-20>

Для определения энергетической освещенностисоздаваемой линзой, •воспользуемся соотношением:

¡С « (2.21)

где . - определяется согласно (2.20). ' Исходный алгоритм легко модернизировать для расчета плотности потока излучения в фокальной и афокальной плоскостях линзы Френеля, а такке в случае, когда поверхность линзц иыоет шероховатость, а сама линза неточно ориентирована на Солнца, Согласно предлотшого алгоритма на рис.7 представлен энергетический вклад элемента линзы в суммарное распределение энергии на плоском приёмнике. • • ' ' .

- тз -

В третьей глава диссертации приводится прямой расчет дау -зеркальных сисгеи Кассегрена и Грегори. Расчет.ведется по фотометрической ехеуе, э во?орой для каждой точки приёмника определяется угловое распределение яркости излучения, приходящего в даннур точку. Принципиальная.схема системы Кассегрена представлена ив, рис,8»

В икитавдоинув ыатемагнческую модель вводится группа пер -вичних данных -геометрически* параметров, характеризующих конкретный тип систем кассегрена и Грегори в геометрически изучаемой наборе систем такого рода, Алгоритм вычислений отроится в виде иерархии, влошшых друг в друга, циклически повторяющихся подпрограмм. Самой внутренней подпрограммой является вычисление угла-аргумента .в формулах яркости. Для определения всех параметров, входящих в расчетвур модель, используются: уравнение параболоида

уравнение гиперболоида для систем Кассегрена

. (з.г)

а* 1

и эллипсоида для системы Грегори

^ (3,3)

О? Г .

уравнение нормали к произвольной точке поверхности

а также закон зеркального отражения в векторной форме

(3..4)

т (3,5)

где ^ ~ вектор падающего луча, п - нормаль к поверхности отракателя, ¡^ - вектор отрахениого луча.

Все уравнения .записаны в одной системе координат, выбран -ной согласно рис»8, Характеристики источника излучения определяются спектральной плотностью яркости по солнечному диску:

ЬМ -- 1 .о,б)

где У0х - спектральная плотность поверхностной нлолмсги при мой солнечной радиации:

- функция Хевисайда

О Л/И

Яркость сконцентрированного излучения падающего

в точку А поверхности приёмника по направлению - ^ , связана с яркостью течки солнечного диска В>0(£} » соответствующей направления е , следущим соотношением

) (3.7)

гл® зеркальные отражающие способности параболоида и

контро транса тел я. Если вектор е внходиг за пределы видения солнечного диска, то прослеженная ломанная линия является фик -тивннм лучом и яркости ) должно быть приписано нулевое

значение. Если зеркальная система ориентирована своей опхичес -кой осью на центр солнечного диска и если - угловая коор -дината вектора а , отсчитываемая от центра диска, то Тогда распределение яркости излучения, приходящего э заданную точку приёмника А, имеет вид:

'' ^ о при ^

Здесь распределение яркости по солнечному диску,"

1(1* сп}~ Функция, позволяющая учесть эффекты, связанные

с вйньетировакиеи. •

Согласно существующим представлениям учета неточностей по -верхностей отраяателей, считается, что отклонение реальной нормали в произвольной точке-поверхности от соответствующего направления идеальной нормали л носит статистический хараж4 ' тер и подчиняется нормальному Гауссову закону распределения. Вводя малые угловыв величины, представляющие собой случайные:*.; отклонения нормали в меридиональной и сагиттальной плоскостях, : в каждой точке концентратора, запишем матричную форму представления компонент ' вектора реальной нормали Н^ .

¿И I (3.9)

~/п<7п*

-о *

где ^И^ - изменение компонент вектора нормали в выбранном базисе. Знаки в (3.9) выбираются э-зависимости от направления нор-

пали по отношении * поверхности.

Имитационная математическая мод а ль расчета позволила провести много вариантный анализ зависимости безразмерной фокальной облученности а? от сраднекаадратичееких меридиональных и сагиттальных ошибок параболоидного и гипарболоидного отракахелеи в систеие Кассегрена для различных значений апертур и набора о а , В данной главе, кроме того, проводится прямой аналитический расчет поля концентрации в фокальной плоскости двузеркальной систем« Кассегрена в линейном приближении, использующем представ*-шша эквивалентного параболоида.

Для геометрически идеальной системы во внефокальном приближении угловой размер пучка , определяется соотношением

(з.ю)

Распределение яркости в нем подобно распределению яркости по солнечному диску. При зеркальном отражении распределение яркости и угловой размер сохраняется. Осевые лучи пучков собираются в точке фокуса § I сами пучки проектируются на фокальную плоскость в виде эллипсов с полуосями

а^ЪШ'Ь,- (З.П)

где большая полуось й соответствует меридиональному сечению пучка; £л , ~ расстояние от точки ^ до точек /[ , 5 , Параметры эллипса ыокно выразить через угол $ и геометрические характеристики системы, исключив из (ЗЛО)'величины, свя -занные с положением текущей точки на гиперболоиде. Из определения гиперболоидной поверхности лэгко получить равенства

(3.12)

¿лЯпвъ^Ит

из которых следует

ТГ саг»^ с'а (3.13)

Еырааая знаменатель в (3.10) через ¿4 и уго« и , цоано записать . •

Рис,8 Схематический чертеж системы Кассегрена.

1.0

08

06

ОЛ

о.г

Клч)/ К(о)

и™=90°, с = 0.5 Г

ЗИАЧЕ> 1ИЕ с-а^ Э.02 0. оз' ПРИБАИЯ ЭКВКВАЛ ПАРАБС сЕние ентного АОИДД.

0.05' > о.ю'

I ■ ЗНА1 К с <£НИЕ •а Ч

ПРИБАИ ЭКВИВА ПАРАБО ЖЕНИЕ АЕНТНОГО ЛОИДА ' ,0.02~ 003 / 0.03 / ПЮ

0.2 О А 0.6 О-В 1.0. 12 1А ч/ч. Рис.9 Сравнение распределения геометрической концентрации.

Подставляя -(ЗД<0 в (ЗД1) И используя (ЗДЗ), исключим переивн-ную Ц и получи« выражение для полуосей эллипса через угол 9 :

Л (Р/М <*>" /? f P/ßr) täm (3.15)

u ¿о&щахв ' '¿соРв/а

где <c-Q)/<ciQJ . •

Сравнивая (3.15) с известными соотношениями для параболоид-иых концентраторов, мо»но прийти к выводу, что формирование поля энергетической освещенности в фокальной плоскости системы Кассегрена происходит аналогично формированию поля анергетячео-кой освещенности ? фокальной плоскости некоторого эквивалентного ионопараболомдного концентратора о апертурой гвт и фокальный параметров R,* , где ~ полный угол видения ги -перболоидного зеркала из точки фокуса системы g , связанный о апертурой с^ст^мы соотношением

Цоф ^ СЗДб)

Радиусы меридионального.и сагиттального' изображения источника в фокальной плоскости системы Кассегрена. раочитанше по отклонению луча в пучке при отражении от контротражателя, определяются уравнением '

ft -• РА». -I ' C3.I7)

> " сяьвактэ) .

' . _' C3.I6)

формула (3.17) и (3.IS) целиком согласуясь о (ЗД5), аналогичны соответствующий вырааенияы, рассчитанным дпя, мокопараболондной системы. Всё отличие сводится к присутствию в (ЗД7) и (3,18), коэффициента трансформации _рг , ведущему к уиирешш резульгц -рующего изображения источника, псяучашргося в фокальной плос -кости после двукратного отрашшя в системе, Таким образом, если в рабочую эону параболоида вносится идеальдый софокусгшй гиперболоид, го тем самый размер солнечного изобранения в фокальной плоскости увеличивается в J>'s раз. Для систеыы Грегори формула сохраняют овой вид. Изменяется только Jb~

На рис,9 приводится распределение аначений'козффициента геометрической концентрации в фокальной плоскости системы'Кассегрена, рассчитанных,на основе имитационной модели и модели эквива -• ленгного параболоида для в * 0,5^ , и„ ^ 90°. Рассмотрим

процесс трансформации яркости в пучках при последовательном отражении от поверхностей зеркал,. Параметризуем луч в падающем от источника пучке углами - в меридиональной плоскости в сагиттальной плоскости. Распределение яркости в отраженном от параболоида пучке определяется согласно (2.2), Связь мекду лр -костью в пучке, падающем на контротражатель и яркостью в пучке, отраженном от параболоидной поверхности, задается уравнением'"

= <%/г/рп , ) <ЗЛ9)

Аналогично определяется яркость я пучке лучей, отраженном от контротражателя

где й - отклонение нормали к контротраяателю в меридиональной и сагиттальной плоскостях, гаУССОв закон девиации нормали контротрэяателя.

Используя правило слояенип углоинх координат и производя свертку внутри интеграла,окончательно получим

в/Ъ Д) -- Ц^о ьк'ь -/> (-п - АМо.го

где Р(р^) - нормированное гауссово распредоление с дисперсиями

^ = (3.22)"

В этой форме записи яркость в пучке лучей, отраженных от контротражателя представляет собой свертку распроделвнил яркости первичного излучения Ь^ , угловые аргументы которого масштабна преобразованы с коз^ициентом , и гауссова распреде-

ления, в которой погрешности контротражателя суммируются с по -грешностями параболоида, увеличенными в раз. Такая

процедура приводит все угловые погрешности дзузеркальной системы к эквивалентным погрешностям контротрагателя. Данная процедура в сочетании с подходом, изложенным выше, позволяет рассчиты -вать неточные двузеркальные системы методом эквивалентного параболоида. В заключении главы приводится схема графического опре - • деления максимальных значений коэффициента геометрической кои -цеитрации системы Кассегрена для набора параметров С , е-в , и " (рис.10). Данная процедура оптимизации реализована в виде

машинных алгоритмов, Яриводигсц анализ влияния эффектов разъюс-тировки двузеркашшх систем на коэффициент улавливания, концентрирующей система.

В четвертой главе приводился исследование приёмников ооянеч-ного излучения СЭС башенного типа. Основные потери энергии в приёмниках связана о отражением, с конвекцией и собственным из -лучением луче воспринимающих поверхностей, в следствие чего, энергетическая эффектность СЭС в значительной степени зависит от процессов теплообмена в приёмниках» В связи с отсутствием аналогов ¡i опыта работы с reплоприёмниками СЭС методы расчета нужда-' ются в Солее подробном теоретическое анализе, Определение опта -иалыюй геометрии приемника является шюгофакторной задачей, решение которой с одной стороны зависит от процессов лучистого теплообмена ? полости, процессов теплопередачи в приёмных панелях СЭС, типа теплоносителя, конвективных потерь и т.п., а с другой стороны касается вопросов конструктивного исполнения. Изменение формы приёмника следует рассматривать как один из возможных способов регулирования его температурного рерма и энергетической эффективности. На примере цилиндрических и сферических рриёшш -ков в данлрй главе рассматривается влияние лучистого переноса на характеристики распределения результирующего излучения, á такие обосновываются некоторые допущения, упрощающие расчет,

Отрааениё и собственное излучение в приёмниках СЭС не является полностью диффузный, однако по отношению .к солнечной радиации поверхность технически обработанного и окисленного металла .стенок приёмника всегда достаточно шероховата, чтобы отраженное излучение могно'было бы считать равномерно распределенным в полупространстве в соответствии с законом Ламберта, По отношению к собственному излучению нагретых стенок приёмника, имеющему большие длины волн, чем солнечное, допущение о диффузном характере испускания и отражения является менее строгим, но вносимая при этом погрешность в оценку величин результирующих лучистых потоков невелика, так как активность собственного излучения значительно ниже* поступающего от зеркального поля СЭС, Таким обра -зом, описание процессов лучистого переноса в приёмниках СЭС с достаточным основанием ыохно проводить, полагай, что их лучевос-приниыающие поверхности отракают и'излучают диффузно,

Плотность результирующего потока на боковой и донной поверхностях цилиндрической полости имеет вид:

Рис.П Схематический чертёк системы "лист-труба".

i. ' i. (4.2)

fir.)

О

Рассмотрим случай, когда

T(*) =~Пг>=0; (4.3)

В этой случае (VI) и имеют вид ^

= (4.4)

ft-.) - My-) 3 (4.5)

Значение определяется фотометрически, само же значение

определяется методом прослеяивания обратного хода лучей в системе. Уравнения (4.4) и (4.5) представляют собой интегральные уравнения §редгольма второго рода. Угловые коэффициенты

К,

rJx и ^г.-Лж определяются следующим образом

ttIP ■ , О.б)

ciTfiix 1 ¿Llx.-xy-ri'r-^

Щ L ^gfi-g) -cfx ■ (4,7) ,

где , й.-,я?»//а , г ~ безразмерные координа-

ты.

Для перехода от углового коэффициента к ¿tfftMt-

воспбльзуеися условием взаимности

Мл-Цг-Л (4.8)

Подставляя в (4,4) и (4,3) значения угловых коэффициентов из (4.6) и (4.7) и учитывая (4.8), получим систему из двух уравнений: • '

flir.)'Qif.m) 4fetff(z)/i(x,x,)dx ■tJoeJ^Mdt (4<9)

Os °> й

У и о

0.2 0.4 0.6 0.8 ta

а/.

0.2 0.-1 0.6 0.8 1.0

Рис.12 Дкаграггла распределения индикатрису отражения параболоидлого концентратора.

{НЛО)

Функция ^ «дро интегрального уравнения, Интегральные уравнения (4.9) и (4.10) с действительными и непрерывными функциями ц , заданными в интервале и о¿/>¿^6

и действительными постоянными / , и£е* решались методом последовательных приОлинекий, На рис.13 представлены завиои-мэсти распределения результирующей плотности потока излучения на Соковой и донной поверхностях цилиндрического полостного приёмника с геометрическими параметрами Л » 44 м, е11,3ц,

7,35 м при. различных степенях черноты стенок полооти и модельной яркости на входе в полость.

Рассмотрим задачу расчета радиационного нагрувения стенок полостей СЭО и предположении диффузнретя отражения приёмными панелями полости и наличием дополнительного конусного конгротра-»ателя, использующегося для выравнивания результирующей плотности потока. Диффузность отражения стенок имитируем отклонением нормали в данной точке криволинейной поверхности отклонением а декартовой системе координат на угол /, в меридиональной и р в сагиттальной плоскостях. Нормированный вектор нормали в сферической системе координат имеет компоненты

Я , Яьъес&У, г№б\ (4.11)

Связь между б , Ц) и ^ , 0 представляется в виде сягп /

¿.'у.-

Так как / , V независимы и равномерно распределены в интервале о 4 б ,ю закон распределения имеет рид;

р Л<)*р/я),7 . (4.13)

' ^ ( о ПРИ &ё(6,<*\

г Рассмотрим алгоритм 'определении плотности потока излучения в цилиндрической'полости, Плотность потока излучения в заданной точке приемника с координатами И и В

м НО 100 ■ 90 80 70 60 50 •10 30 20. 10

Л а 12 16 20 2Л 28 52 4 8 112 15

и .. к

Рис.13 Распределение плотности потока в цилиндрическом приёмнике СЭО с учетом эффекта переотраяения / = 0,5;0,6; 0,7; I /.

Ц е <и>И&<*<Р (4.14)

ГД0 / её 947

При зеркальном отра&ении яркость является величиной инвариантной и определяется методом прослеживания обратного хода лу -чей. В виду того, что на входе в систему используется распределение яркости лучей Ь~ 6 , то решение заканчивается Идентификацией лучей, падавших на вход й полость, лучам, падающим в заданную точку приёмника. Для случая полости с диффузно отражающими стенками п качестве модели предлагается следующее: из каядой точки с координатами I, ? прослеживается в направлении ^ , луч, который при пересечении с поверхностью полости испытаваег отражение, которое носит случайный характер, отклонение направления нормали от геометрически идеального равновероятного в рассматриваемом диапазоне и ^ . При дальнейшем прослеживании с данным лучом переносится энергетическая яркость £ Ь(&(г При /1 отражениях переносится ^ £>(0;^). Таким образом, алгоритм прослеживания мокно приостановить в случае ннлолнения двух условий: а) число отражений ; б) пересечение луча с внходнам отверстием. Реализация данного алгоритма не представляет технических трудностей, а ■кроме.того позволяет включить в цепочку отражении вклад зеркаль лого конуса. Отметим следуюший положительный момент метода Монте-Карло: сотовая структура входного отверстия иокет бить включена в алгоритм определения радиационного нагружения боковых Поверхностей приёмных панелей полостного приёмника. Для этого .'необходимо будет учесть, что входящий луч при пересечении с , входным отверстием при ретроспективном прослеживании иденти -. Фицируется по углу в ' с функцией яркости на входе, а по ко -ординате' х , ^ мокет идентифицироваться с реально входящими в систему лучами.

'■■-" Алгоритм определения плотности потока в приёмниках цилиндрической г??ормы' .

.■„';' Для произвольной точки образующей £ Я? вводим ло-

кальную декартову систему координат и сферическую систему. Б выбранной системе координат случайно направлснннй вектор йГ

имеет координати '; \

= \Яи$*;н<Г, ■Ннееоьу, - <*>$&} (4.15)

Плотность потока в заданной ¡точке определяется согласно (4.14). Перейдем непосредственно к схеме ретроспективного прослеаивания лучей. Уравнение луча, выходящего щ заданной точк« вл,-/«, гл в заданном направлении

Найдем пересечение данного луча с поверхностью ци^¿¿¿¿¿.^р**^ Как легко показать в этом случае

4 = г) ■ (4.17)

Тогда 2 координата на цилиндре" Э«' имеет вид

р (Але)

Рассмотрим теперь случай пересечения луча с конусом, урав -нение которого имеет вид

^/ьГг.-г. ("-19)

Решая совместно (4.16) с (4.19) для • Ь , получим квадратное уравнение

Д-'иЫ+Съо (4.20)

л

Ь = хф

Откуда легко определить . Если корни (4.20) пе находятся, считаем отсутствие пересечения с конусом и а программе расче т тов переходим к определению пересечения луча с цилиндрической поверхностью. В случае наличия пересечение, луча с конусом направ-■ ление вектора ограненного луча определяемся по закону Декарта-Снеллиуса

где п -I _

■ 3

Ч <¿=3, Л = соз 0 1-е.с = 7 о— 3-с<=0.7 о-о <*-с1=0.5 » -N =2000

+ \ \

«Хэ . ' Л х\\

ч п V4»

\

N5

С"__'

<0 20 30 АО . 50 60

Рис.14 Распределение плотности потока излучения в цилиндр - часком приёмнике с конусным контротражателем с учетом

та переотражекия /метод Монте Карло/ .

Рис. 15 Распределение плотности потока излучения на Сокойой поверхности цилиндрической полости с конусный контротражателец. Параметра системы { В (б ) = , п. = О, К, = I, Р2 =0,5,5, » I ).

Случайный вектор ^ кроме пересечения с боковой поверхностью полости или конуса может пересечься с поверхностью входного от- ; верстия « 0. Так, координаты отраженного от конуса луча с плоскость» i? в 0 определяются тривиально по формуле

2, «¿Д, , у. =/* - A **/е» (>i'22)

Крома-гого, проводится анализ точки пересечения, т.е. если го /Ь(<Ыв\ - и прослеживание завершается. Если яв

í-ti , то луч диЛТузно отряжается от лицевой стенки. Данный алгоритм без ограничения общности можно распространить на полости любой геометрической Лярмы. Блок-схема алгоритма пред -Ставлена на рио.7. Основной недостаток применения метода Монте-Карло при решении различных зпдпч связан с сильной зависимостью точности получаемого результата от числа разбиения // . Вариантные расчеты показали, что при А/ = 2000 получаем вполне при -емлемое приближение к точному графику зависимости приведенной плотности потока излучения кп Соковой поверхности далиндричес -кой полости при заданном законе модельной яркости 6=0Се-&и£ и следующих геометрических параметрах й.» I, П « 3...(рис.II"),

Как показано в обзоре, существенную роль в -повышении эксплуатационной надежности функционирования СЭС играет отсутствие термических напряжений на приёмных панелях, что обусловливает необходимость выравнивания исходно неравномерной плотности потока излучения в полостях.

Одним из методов выравнивания распределения плотности пото ка является использование зеркального конуса, размещенного в донной части полости. Ввиду того, что пересеченно кривых JjjГ И ¡cfirtLí(2)d¿ происходит в интервале i ¿¿-/ti

размер цилиндрической полости следует внбирать п интервале

Í.5TÍt-jki i.-¿ • Если варьировать параметр , определяющий вершину конуса, то можно добиться уииречшл участка равномерности плотности потока излучения. Вариантные расчеты показали, что только для приёмников цилиндрической формы наличие конусного контротрахателя, выполняет выравнивание результирующей плотности потока излучения (рис.15). Что же касается сфсричоских приём- , киков, конусный контротракатель. усиливает исходную нг-пднород - i ность, как это следует из рисунка 1С, представлявшего реионие : задачи средствами юшшшпй гробики. '

В пятой главе приводятся результаты исследований системы

г"лист-труба", являющейся составным элементом приёмной чаоти концентрирующих систем с линейный фокусом, результаты модельного эксперимента с цилиндрический приёмником 2-х метровой оол -нечной печи, а также обсуждаются методы решения обратних задач ширакоапертурной оптики применительно к задачам поиска геометрической фцрмн равноосвещешшх полостей.

Рассмотрим систему "лист-труба", изображенную на ркоЛ Характерные размеры листа, его длина и ширина, значительно больше его толщины, поэтому тепловые потери с правой торцевой кромки листа малы, Балансовое уравнение энергии для элемента ребра имеет вид

(5Л)

Граничные условия задаются в виде

Общее решение исходного неоднородного уравнения

0 (5.2)

Эффективность коллектора, показывающая какая часть поглощенной энергии передаётся кидкости, определяется следующим образом

р = /^Д (5.3)

7«

где ' ' .<

.Обозначим плотность потока солнечной радиации

(5.'О

гдв\

- нормировочный коэффициент; безразмерная плотность потока солнечно? радиации, Раачети показывают^однозначно, что •

' Р - ХМЖгя (Ъ-в)/Ит2 -оУ , (5

1-д

где - " эйективнооть ребра при равномерной

облучении; !

Рис. 16 Распределение плотности потока излучения в сферической полости. Параметры системы': В = eos, н, = I, В, = I , = * 0, = 1,7321

в ~ й - приведенные потери, то есть отношение плот-.г^ ности потока потерь с поверхности ребра при ). к средней плотности логлодаемого потока охонцеитрирован-. ной радиации. При равномерком облучении интеграл в числителе (5.5) обращается в единицу и, как следовало скидать, эффектив-: ность Р неравномерного распредбления переходит а Р . Из ; этой формулы следует, что в случае неравномерного облучения ''коллйктора, эффективность ребра зависит не только от геометрических факторов, но и от приведенных потерь. ¡8 таблице I све -денц результаты расчетов Р в случае различных законов распределения 'Л

Таблица I

I 2 ! 3 ,1 И

, *<о,х>е Л*

г - ¡-В ! " г. 1-ев

т? 1 п* 1

" ¿(тЛ | г)л

Ввиду того, что р может превышать единицу, и её верхняя граница зависит от приведенных потерь § , была введена эффективность коллектора в виде

(5.6)

Используя таблицу, были проведены расчеты Ц для разных распределений, из которых следует: .

1. Эффективность Н > то есть часть тепла, переданная жидкости, мало зависит от распределения плотности потока сол ч нечной радиации. Даже для таких существенно различных распре -делений, как § - Функция на правой и левом концах, эффективность , отличается всего на 62.

2. Эффективность равномерного распределения оказалась не -сколько выше, чем распределение * , Значит, для достижения'большей эффективности коллектора, максимум распределения плотности потока пукно смещать к точке, где установлена

теплоотводящая труба. .

Коротко остановимся на результатах модельного эксперимента. Экспериментальный стенд состоял из горизонтальной полированной плиты, цилиндрического полостного приёмника диаметром входного, отверстия с/р* ■ 5 см, внешним диаметром ^ = 8,9 см, подвижного конусного контротражателя, позволяющего за счет перемеще-, ния вершины конуса моделировать различные радиационные-режимы б полости; система сканирования фотопреобразователя 6а -/к ;, КСП-4 с магазином сопротивления; актинометра марки АТ-50. Параметры канценгратора V,» «= 60°, -р »2 м; ^ = 3 . В зкспе -рименте ставились задачи: определить плотность потока излучения на внутренней поверхности цилиндрического полостного приёмника; исследовать вклад контротражателя в перераспределение исходной плотности излучения.

Проведенное исследование при качественном совпадении результатов эксперимента с численными результатами обнаружило наличие двух пиков, что объясняется наличием двух точек схода лучей, создаваемых концентратором с глобальным нарушением геометрии поверхности. Экспериментальный подбор местоположения конусного . контротраяателя, при котором наблюдается выравнивающее действие, показал, что ¿л 3,9 см, К ■ 7,8 см, об = 45° и =0, л а 7,6 см, с£ - 26,565°.

В таблице 2 сведены результаты имитационного моделирова-. ния для полостей с геометрическими параметрами согласно эксперимента и различными степенями черноты стенок полости.

;/, ■' • _ ' . . ■ Таблица 2

№Степень! . !Сумздр~!Поток на!Поток на!Радиаци-!Количест-.. ¡черноты! и !гшй по-!боковой '.задней !онные по!во инте-'• ! стенок! !юк в ¡поверх- ! стенке. !тери из ¡раций ■■■,■!.; " „ 1 ¡лость • ¡ности, ! • ! полости!

'.- I ! ! Вг '. Вт ! !_!__

■I., 0,5'., 177.776 1567 16Й.4 342,5 37.39 5 •■--.' ♦ 202.225 1 967.1 1620.9 346.2_;_: '

2." 0,6; 216.604 2336 . 9 1 930.5 406,3 ¿5,6 4

' X 241.762 2321.1 1515.9 435.1 . "5

'0.7 ~ 244.564 2644.5 -2181.8 462,7 15,82 4

4. 0,8 275.757 ¿860.8 2367.6 493Л 8794 ~3 .

5. ; 0.9. 314.076 3048 . 2518.6 530.1 30~ 3 '

"• Параметры системы: с/ =0,083 м, Цл= 60°, Р = 1.732, еГ =4'.

Данные с к относятся к случаю с С « 0. Из таблицы следует, что при выбранных параметрах системы только, примерно 20# излучения, улавливается дойной частью полости, так что дане наличие конусных контротрпкатвлвй незначительно изменяет распределение радиационных потоков на боковой поверхности. Выбор глубины полости по аналогии с молельной яркостью, создаваемой гелиостатным полем не адекватен системе, создающей в фокальной области каустику, симметричную оптической оси концентратора. Сопоставляя результаты численных расчетов распределения плотности потока внутри цилиндрических и сферических полостей, мокно заметить, что возможно существование полости в виде геометрической фигуры, занимающей промежуточное положение между этими двумя типами так, что плотность потока в этих полостях будет постоянной. В данной главе излагается алгоритм, позволяющий численно определить геометрии равноосвеценной полости. 11а рис.1? средствами машинной Графики представлены линии равных концентраций, созданные параболоидом с параметрами: 30°, р . I и, й » 0,001 и, б'» О, Ц » 1000, Анализ распределения показывает, что в за- ' висимости от I (1 = 1, 2,...,9), форма меняется от ко -нусной поверхности к симбиозу цилиндрической и сферической поверхности.

Завершается глава аналитической моделью нагрева теплоноси -теля в приёмных панелях СЭС. Математическая модель формирования теплового режима вдоль потока теплоносителя включает уравнение конвективного теплопереноса:

Н.2 <, . ¡ЪТЬ, + ¿¿А ф

(5.7)

Уравнение теПлопеоеноса в стенке

(5.6)

(5.9)

ЧУ 'р-тГ ЪЧ 'V-/

(5.10)

Sí i]V

<)T«r| J ácrT¿ >ctCTir-XbJ íftf/г "i Г 0 ( ^>1/5

Задача формирования теплового режима в форме уравнений (5.7-5.10) учитывает всю совокупность возмохных факторов, определяющих процесс теплопередачи. Но очевидно, что рядом факторов, учитываемых обобщенной моделью, можно пренебречь и упростить постановку рассматриваемой задачи. Решена модельная задача, позволяющая оценить возможные, перетечки тепла по образующей трубки. Показано, что 6(tj) имеет вид:

I - , при 04Щ0£

«W) ■ (5.II)

oMW2iE)m ч ¿ i

; fichifiïfcj

где М = ( ïB^LjT - безразмерный комплекс, продстав-

àj? ЛяввдП произведение числа Био стенки на квадрат отнопения характерных термичес-

ких сопротивлений: ЗГ^/Д ,

При малых значениях комплекса |1 трубку можно считать изо -термической, оё температура может оцениваться из интегрального баланса тепловых потоков В =0,5, T=~nt + • С увели-

чениеи Cf/c¿ температурная неоднородность возрастает. При значениях H 5 100 .температурной распределение приближается к режиму локального равновесия

û(n)J i - , осе«as (5.12)

lo . í.r<»| il .

При этом действие теплопроводности проявляется лишь в узкой области точки с координатой ц = 0,5. Теплопроводность обеспе -чивает неразрывность температуры при разрыве внешних условий теплообмена в этой точке. Ширина зтой области, ограничивающей действие „теплопроводности, является характеристической длиной кондуктнвного взаимодействия. Длину этой области оценим по во -личине участка оси абсцисс, отсекаемого касательной в точке J^ = 0,5 по обе стороны. -

*** (5.13)

При значениях Й> 100, ¿Ч*3^ , при н > в»-" личина зоны кондукгивного взаимодействия не превышает 0,1 от параметра трубки. Приведенные оценки влияния отенки трубки на лорнирование теплового режима теплоносителя показали, что этим влиянием можно пренебречь. Кроме «го, влиянием теплопроводности на перенос в окружном направлений трубки и по её длине также но*но пренебречь. Тогда нпгреп теплоносителя мокет быть описан а райках одномерного приближения

гдв оц- - коэффинши теплоогдячи от стенки трубки теплоносителю,

й. - радиус проходного сечения трубки,

распределение температуры по длине нагретой чйотн стопки (^/д^ЧЧТ ) .

При больших значениях коэффициента теплоотдачи гяплонпоителр О^т температура "Г, и негров теплоносителя ппнснвяегс»

одним дифференциальным уравнением

Так что ' у

)-И—-—- = г//г (5.16)

определяется согласно (1.4-4.7).

Расчеты выполнены для условия: теплоноснтель-яидкометалли -ческий натрий, глубина цилиндрического'полостного приёмника 16м, радиус входного отверстия - 8 и, размер труб теплоносителя -10-30 ш, скорость теплоносителя 0,1-0,8 и^с, температура теплоносителя на входе - 500°(3, распределение яркости на «ходе

СО*,1*® ( и = 0,1,2,...)' На рис. Ц '.' представлены результаты расчетов. '. .

Рис.10 •

распределение температуры теплоносители эдоль стена:-: полостного приёмника при ¡Оа 0,2 м/с, 0,5 ¡Ус, Г It/C m

'' . /В Ы В О Д Н, ■

В рамках теории .концентрирующих систем:

1. Разработана математическая модель расчета энергетически? характеристик концентрирующих систем о линейным фокусом таких как, параболоцилиндрические концентраторы и стеклянные цилиндрические линешше линзы Френеля. Получены аналитические предельные соотношения, область применения которых ограничена этапами пред-эскизного проектирования установок с линейными концентрирующими системами.

2. Решена тепловая задача для плоского коллектора системы "лист-труба" для неравномерного распределения плотности потока солнечной радиации, Показано, что понятие эффективности, вве -' денное Дж.А.Даффи, неприменимо в случае неравномерной плотности потока, так как верхняя граница его переменна и зависит от приведенных потерь. Введено новое понятие эффективности и рассчитаны её значения для, различных вариантов распределения плотности потока солнечной радиации.

3. Проведено исследование двузеркалышх систем Кассегрена, Грегори и Иерсена. Построена имитационная математическая модель работы систем Кассегрена, Грегори и Иерсена, предназначенная для прямых расчетов энергетической освещенности приёмника и оптимизации геометрических параметров концентратора. Проанализиро-' ваны соотношения мекду геометрическими.параметрами к кониентри- . I рующей способностью, оценено влияние эффектов разъюстировки в

' системе.

Ц. При анализе совместного влияния срелнекпадратических меридиональных- и сагиттальннх оиг.бок поверхностей отракателей в системе Кассегрена на фокальную концентрацию показано, что су -шествующие кетоди расчета приводят, к заниженным значениям без -размерной фокальной облученности, дате без учета сагиттальных ■ ошибок отражателе П. . ., 5. Разработана замкнутая модель расчета дзуоеркалышх сис -тем в приближении эквивалентного параболоьда. Проведен сравни -телышй анализ результатов расчетов энергетических характерно -тик'систеш Кассегрена на основе имитационной модели и в при -.. ближении эквивалентного параболоида. При С-0 =о,1Р ' . . ( = 90°, Ч = С,) имитационная модель и модель окзивалент-ного параболоида дают значительные расхождения, а при 0-С1>о.1Р

- 41 -

метод эквивалентного параболоида приводит к заметши по грешностяы лишь на границе облучаемой зоны, что обосновывает применимость этого метода для /расчетов фокального ядра сконцентрированного потока. . / ',

6. Проведенный обзор литературы показал, что несмотря на многообразие форм приёмников солнечного излучения на практика при компоновке СЭО башенного типа используется несколько наиболее простых геометрических форм, в именно: цилиндрическая, ку -бическая и коническая, что связано с отсутствием расчетных ме тодик и достаточного опыта в проектировании солнечных приёмки -коз.

7. Разработана математическая модель расчета радиационного реетыа полостных приёмников цилиндрических и сферических полостей, позволяющая учесть оптичоскис характеристики приёмных па -иелей полостей, наличие дополнительных конусных конгротрахате -лей, тип индикатрисы отражения зеркального поля, а также исследовать эффекты, связанные с многократный переотрахеннем излучения и виньетирования входного отверстия." ' ' -

8. Проведенное'исследование показало, что для полостных приёмников, имеющих, форму сферы, распределение энергетической освещенности.по внутренней поверхности возрастает с увеличением

в от входного отверстия к донной части полости, причем, чем меньше отношение, тем более, равномерный характер носит плотность потока. Распределение плотности потока по внутренней поверхности цилиндрического приёмника имеет явно'выраяонный максимум, свидательствуосяй о неравномерной'облученности полостного при -ёмника. Причем, чем меньше отношение К/Рц '» зависимость носит более плавный характер,, а полокение максимума г]^ незначительно смещается в сторону, противоположу» входному отверстию. . ,. .

"\9. Разработан алгоритм расчета на-основе метода Монте-Карло плотно сиг потока излучения л полостях: со сложно» геометрией, стенк'Н которых отраяапт и излучают диффузно, Данный алгоритм реализован программно на примере цилиндрической формы V конусным конздотрахателеи. Показано, что только для цилиндрических . _ полостей подбором геометрии зеркальных конусных' контротраяата -лей мояно добиться, выравнивания плотности потока излучения на приёмные панелях. ... . ;

ГО. В плане решения обратной задачи иирокоапортурной опти -

' -V 42 -

ки разработан алгоритм поиска геометрии полости, имеющей постоянную плотность потока на внутренней'поверхности и проведены вариантные расчеты для индикатрисы отражения гелиостатного по т ля и параболоидного концентратора. . "

II.'Создан стенд и отработана методика для измерения плот ности потока излучения в полостях, обладающих цилиндрической симметрией. В результате проведенных исследований показана адекватность разработанных моделей расчета радиационного режима в полостях различной геометрии. Кроме того, выявлено, что выпол -яимость условия выравнивания неравномерности излучения в цилиндрических полостях сильно зависит от типа индикатрисы отражения. Гак что, выбор глубины полости в случае £> =» не

выполним для индикатрисы вида Ь = ^ ■

• ■ СПИСОК ВВЕДЁННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Зо - плотность потопа солнечного излучения; , ¡С —. геометрический коэффициент концентрации; X, - температура окружающего воздуха; £ т степень черноты; '

результирующая плотность потока излучения; _р -коэффициент отражения;, функция яркости в пучке; ■ 1 - коэффициент преломления стекла.

. ' - ИНДЕКСЫ

б.к. без конуса; о.к. - от конуса; й„ апертура; пол. '- полость; Р , а , > 5*>'3 + ~ равномерное распре -деление; квадратичное синусоидальное распределение; Функции, сосредоточенные на левом, правом концах листа и в середине его. Например, . £ * - эффективность системы "лист-труба" с трубой в-середине листа и плотностью потока, сосредоточенной в виде ' -З^г: Функций на правой стороне листа.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАЛО В СЛЕДУГЩИХ РАБОТАХ:

1. Аванесов Э.С., Бауи И.В. Система Кассегрена с меридио -нальныда и сагитталышии ошибками .//Извести л АН ТССР.-1979,--K5.-C.II8-I20. :;

2. Аванесов Э.С., Бауц И.В. Концентрирующая способность систем Кассегрена и Грегори //Известия АН TCCP.-I979.-ffi5.-C.II7--118.

. 3. Бауы Я.В., Аванесов Э.С. Приблихенянй метод расчета энергетических характеристик точной системы Кассегрена //Известия АН ТССР.-198,0.-24,-0.12^-125. . ...

Аванесов Э.С., Бауи И.В. Распределение плотности потока излучения па поверхности плоского приёмника в точной системе Кассегрена// Известия АН TCCP.-I98.0.-M.-C

5. Аванесов, Э.С., Бауц И.В. Неточные системы Кассегрена //Известия АН TCCP.-I98I.-R6.-C.II 4-II7*.

6. Аванесов Э.С., Бэррис Л.П. Оптический гелиостат для СЭС //Известия АН TCCP.-I982.-KI.-C.,'

7. Аванесов Э.С., Бауи И.В., Мамедниязов С.О. Влияние ме -ридионалышх. и сагиттальных ошибок поверхности параболоидиого отражателя на его энергетические характеристики//!^лиотехюта.--193'1.-!?2 .-С. Í0 — 22 \

8. Аванесов Э.С."", Бауи И.В. Аналитический расчет параболо -цилиндрического концентратора с цилиндрическим приёмникоы//Ге -лиотех1гака.-1984.-Яб.-С.27-32 .

9. Аванесов Э.С.,' Корпеев Я.Р. .Расчет параболоидиого кон -центратора с шторным регулятором потока//Йзвестия АН TCCP.-I985.--Ю.-С.92-95. . . ' .

10. Аванесов Э.С., Котельников Ю.В. Определение эффективности системы "лисг-труба" при неравномерной облученности коллок-торау/Известия АН TCCP.-IS85.-K'f.-C.'13-19.

Ц. Аванесов Э.С. Меридиональный и сагиттальный размер ис -точника в системе Кассегрена //Известия AH- TCCP.-I985.-K6.-C.86--90. ' . : '

12.'. Аванесов Э.С., Баум И.В. Расчет энергетических характеристик п ар аб о л о ци ляп дрич е с кого концентратора.//Гелиотехиика.~198б. -Ю.-С. 18-23. " ' . - „/ , ■ / "

13.-Аванесов Э.С.', Бабаян Р.С, Анализ работы солнечной паро-

- 44 -

турбинной установки //Известия АН ТСЗР.-1987.-И.-С.

It. ^ObHfi^oiT е.2.;Kweer/J. И. Jw£yUeo£ jiucfa оф patadо£л -itougU -to^at eaJe&UctA fl '/fftieJ , ш ¿cJot tn'tfy , ftayue 4<)tf.

15. Аванесов Э.С., Сейиткурбанов С., Голубцов С.Ф. Параметр ■ рическое исследование уравнения движения исполнительного меха -

яиэма териоцехонического насоса //Известия АН TCCP.-I987.-fc5.-С.38-43. "

16. Аванесов Э.С. Расчет изолиний плотности потока излуче -ния//Известия AH TCCP.-I988.-Ji5.-C.96-98.

17. Аванесов Э.С. Порядок расчета цилиндрических линз Френеля //Известия АН ICCP.-I.989.-K3.-C.34-38.

18. Аванесов Э.С., Бабаян P.C., Климентьева М.Г. Анализ работы СТЭУ с различными конценгриругоиими системами //Известия

АН TCCP.-IPS9.-KI.-C.42-47

19. Аванесов Э.С." Бережная H.G., Корпеев Л.Р. Расчет рас -пределеиия плотности потока излучения, создаваемого параболой -дом в .полостном приёмнике цилиндрической формы с конусным конт-отражатолем //Известия АН TCGP, сср..<Т>ТХ и ni.-I989.-i4.-С.32-36.

.20. Аванесов Э.С., Баум If.B. Метод Монте-Карло решения задач лучистого теплообмена в полостных приемниках СЭС // Гелиотехника. - 1990.

. 21. Аванесов Э.С., Баум И.В., Бережная II.Б. Порядок расчета

• распределения плотности потока излучения в полостном приемнике 'цилиндрической формы с учетом эфТекта переотракения // Гелкотех-

ника.-1990.-»1.-С.51-53.

- 22.. Апанесов Э.С., Сейиткурбанов С., Голубцов С.Ф. Определение частоты движения исполнительного механизма термомеханическо-. го насоса.-I.U-1987,-К7(1?8).-С. ■ Деп.ВИНИТИ.

.. 23.'Отчет по теме: "Провести исследование режимов работы основных элементов СЭО, в том числе оптической части, системы преобразования энергии и схем потребления и видать рекомендации."-

• 4.1.-Rroc.регистрации 78П61964.-1980.-I3CX;.

.*/ 24.'Отчет по теме: "Провести ресурсное испытание' солнечной .. энергетической установки с термодинамическим циклом и оптишзи-', ролать.её параметры".-ГЮП ШОЗ, гос.per Ji-79061590.

" 25. Аванесов Э.С., Берегшая Н.Б. Радиационный реким цилиндрического и.сферического полостных приёмников СЭО // Известия .''АН ТССР, сер,ФТХ и ГН.-1989.-*'5.-С.55-59.

- <16 -

. 26. Аванесов Э.С., Гурбанязов Ы.А. й др. Методика аттестации термомагнитных регистраторов абоодютного распределения плотности энергии в фокальной пятне солнечных концентрирующих систем // Гелиотехника.-1990.-16 ''./,

27. Аванесов Э.С., Береяная ¡ЬБ., Нихеев,В.Ы. Математическое моделирование и экспериментальное -исследование радиационного ре-яима цилиндрического полостного приёмника // Известия All ТССР, сер.ФТХ и

28. Аванесов Э.С., Абдилхекимов 3.0. Расчет рассеянной радиации для Туркменистана //Известия AB ТССР, cap.Ж н 1'Н.- 1991.--И.-С.

29. Аванесоп Э.С., Абдилхекимов Э.С. и др. Расчет облучения it оптимизация ориентации солнечных фотоэлектрических станций

// Известия АН XGCP, сер. Ф'Д и ГН.-1991.-К I.-C. .

30. Аванесоп З.С., Ееренгая Л.33. Анализ-радиационного реяи-иа полостных приёмников СЗО /Материалы 3 Всесоюзной конференции по энергетике океана.-Ч.2.-Владивосгок.-1991,~С.9.

31. Аванесоп Э.С., Береяная Н.Б., Kappuon Н.В. Порядок расчета нагрева теплоносителя в дриёшшх панелях цилиндрического полостного приёмника Q3C /.Материалы 3 Всесоюзной конференции по энергетике океана.-Ч.2.-Владивосток.-1991.-СЛО.

32. Аванесов Э.С. Автономная, солнечная энергетическая установка: анализ работы и'перспектива применения /Материалы 3'Всесоюзной конференции по энергетике океана.-Ч,3.-Владивосток,-195)1.

33. Аванесов 3.С., .Береяная Н.Б. Порядок выбора'приёмников СЗС / Нате риалы 3 Всесоюзной конференции по энергетике океана.-Ч.3.-Владивосток.-1Э91.'

30. Аланасоэ Э.С.,'Езрег.ча.ч Н.Б. Модалироааниз радиационного реягша полостгах гтриёшпшоз С32 // КоядуяародяаЯ егм.чкар по солнечным энергетический установкам. Зкоонвргатнка-Алупта.-I99I.-22-26 апреля, <5.12. ' ' ' .

Q5. Аванесоп Э.С. и др. Энергетическая установка //. Заявка СССР» 476228Q/06/I'iIi|62, кл.5 Р 01 К 13. Положительное реыенпе от 12.09.1991 г.

36. Аванесов Э.С., Береакая Н.Б. Анализ.эффективности'рпло-приёмников СЭС // Тезисы докл.рзспубликаноко.й научно-практической конференции/'Использование солнечной энергии п народном хозяйство".-2^26 сентября 1991 г.-ТЛ.-С.52-53 (г.Ташкент)

' : "-.. Заказ & ^ЬЩ_ - ' Тираж (СО

Л1ГП «ГАРЛЛВЛЧ» ЛИ Туркменистана

744012 г. Ашхабад, ул. Советски* пограничников, 92а.