Проектирование бюджетного концентратора

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

К сожалению именно тогда тепла и не хватает. В июле у Солнца хорошо бы и уменьшить яркость.

 

Все может быть, но пока я видел как это делают сегментаргые концентраторы наведенные на Солнце. Если Ваш проэкт реально сработает, сниму шляпу в знак уважения.
Приведеная мною схема была кем-то запатентована, но время прошло и она в свободном доступе, по крайней мере так утверждали те, кто выложил ее в сеть.
Но прежде чем строить макет, нужно просчитать все углы отражения, как бы какой лучик не выскочил...
Второй момент- малая зона захвата солнечного излучения, а при попытке ее увеличить, увеличивается громоздкость конструкции. Отрезок СВ определяет мощность Вашей конструкции, Ну и еще момент- параболические поверхности собирают и концентрируют лучи Солнца в зоне фокуса. Еще это делают линзы с какими-то незначительными исключающими моментами. А ровные поверхности этим качеством не обладают, за исключением нешироких полосок зеркала-металла формирующие пространственную структуру параболы.
Хотя нужно поискать аналогию в природе. Бог великий выдумщик... возможно воплотил Вашу мысль в одном из своих творений.

 

Сегодня не удержался, сделал из оцинковки усеченый конус с основанием 20 см, вершиной 2 см и высотой 25см. Первое что проверил, способна ли данная конструкция фокусировать солнечные лучи.
Проверил- способна. Фокус собирается в 2 см за усеченным конусом, но не печет так как с увеличительной линзой. Нет заслепления как у стандартных концентраторов.
В планах сделать солнечный коллектор из майонезной банки, завести вовнутрь банки черный круг и утеплить через горлышко эту конструкцию, завести датчик температуры и сделать замеры.
Испытать коллектор без конуса и с конусом.
Угол конуса получился 40 градусов. Думаю что при 45 градусах конус солнечные лучи эфективно собирать не будет.

 

Ох и горячий! Пока речь идет о вертикальном ходе Солнца. По- этому о конусе говорить не совсем верно. Кроме того идея не получить максимальную энергию в данный момент времени с этим, как Вы сообщали, прекрасно справляются параболоиды, а при помощи неподвижной системы собирать ее в течении продолжительного времени. Представленный мной рисунок позволяет собирать поток без переотражения. Важно соблюсти пропорции. Ваш рупор может при своем удлинении начать отражать лучи. Рассмотрите два моих первых рисунка. Там показаны критические точки где лучи разворачиваются обратно. По - этому и невозможно повысить мощность потока более чем в два раза.
Но появилась новая идея. На нее натолкнула биссектриса OF. Если вместо биссектрисы поместить двустороннее зеркало, то точки разворота лучей уйдут ближе к точке О, что позволит повысить мощность потока. Пока разделил угол в 25 градусов на два в 10 и 15 градусов. Соотношение стороны СВ к DA увеличилась до трех к одному. Попробую найти оптимум. А может стоит угол разбивать на больше сегментов.

 

Ну скажем так, сегодняшние подвиги были сподвигнуты следующим видио. Вот не удержался и собрал.
Худо бедно система работает, теперь можно присмотрется к Вашим рисункам.

Да, пробовал собирать рассеенный свет- система собирает.
Интересная разновидность концентратора с фокусом за отражателем. Есть идея усилить работу конуса за счет сегментированного концентратора, если это пройдет, то конус большим делать не прийдется.

 

@nurzigan, да действительно Вы правы лучи дальше не идут. А на вид кажется... Вот тут я и лоханулся. Посидел, посчитал и вышло, что при таком сгущении 3,7см. - прямые лучи, 2,8см.- лучи с одним отражением и 1,5см.- лучи с двумя отражениями. Это все через просвет 8см. Взял коэф. отражения 0,8 получился приведенный просвет 6,9см. или 86% от светового потока, что дает на пластине увеличение потока в 1,72 раза. Для воды это не много. Может для фотовольтаики? Есть и другие расчеты, но они показывают, что данное расположение оптимально и больше "выжать" к сожалению из этого угла невозможно. Вернее чуть больше энергии получить можно (на 10%), но концентрация ее будет ниже (на 25%). Рассматриваю так же теплоприемник в виде прямого угла - на него падает 94% энергии, но он больше.

 

Пересчитал сколько энергии солнечного излучения попадает с усеченного конуса в фокус- всего 8% или около того. Лучи просто разворачиваются почти возле вершины усеченного конуса. Я это сегодня отметил во время испытаний усеченного конуса- не далеко от вершины конус грелся.
Луч может двигатся не разворачиваясь только между паралельными стенками зеркал. Есть и зона конуса, куда попадают лучи и не успевают развернутся. Вот в границу этой зоны, в ее центр помещаю вершину конуса, так чтобы стенки конуса и стенки усеченного конуса были паралельными. В результате зона солнечного излучения должна увеличивается до 72%.

 

После многократных попыток увеличить концентрацию энергии пришел к прилагаемой схеме.
Пояснения в следующем сообщении.

 

В данной схеме нижнее зеркало поменяло расположение на горизонтальное. В результате соотношение СД к АЕ стало 2,41. Это на углах от 10 до 25 градусов.
Солнечные лучи с углом падения от 25 до 35 градусов попавшие на сегмент зеркала БС не попадут в коллектор, а отразятся. Чтобы их собрать в коллектор нужно будет сегмент зеркала БС один раз в год отклонить градусов на 10 - 15 относительно точки Б.

 

Нашелся один способ решить 100% доставку на коллектор всех лучей попавших на отражатели концентратора.
Необычный получился концентратор с возможностью использовать угол конуса меньше 180 градусов.
Назову его "Солнечный конусный концентратор Елка".
Пробный образец будет построен при угле конусов в 120 градусов, шириной концентратора 85 см. и высотой концентратора 50 см. Коллектор будет иметь форму вакуумной трубки или просто металической трубы, как получится найти. На этот коллектор будут надеты три усеченных конуса, в основании коллектора 85 см шириной, в средине коллектора 60 см шириной и в вершине коллектора 35 см. шириной.
Лучи попадая на ребра конусов отражаясь от паралельных поверхностей попадают на коллектор. Угол захвата второстепенных лучей равен 180 градусов по вертикали и 360 градусов по горизонтали.
При полном ориентировании на Солнце мощность концентратора будет около 500 ват.
С боку концентратор будет похож на елку.
По материалам- должно хватить 2 кв. м. зеркально металического листа. На первых порах пойдет лист оцинковки. Одна полметровая вакуумная трубка и металлический элемент для сьема тепла (оригинальной конструкции). Так что должно получится недорого.

 

Nurzigan
Просмотрел Ваш рисунок, величина отрезка DC зависит от отрезка АЕ. Как только DC превысит некий предел- лучи начнут сворачиватся не долетая до коллектора, а это значит, что величина концентрации практически фиксированная.
Все это относится к любым непаралельным зеркалам между которых лучи разворачиваются.
Увеличить концентрацию энергии можно лишь увеличив площадь отражателя при условии соблюдения паралельности зеркал. В этом случае луч попавший между зеркалами под любым углом будет отражатся от паралельных зеркал не имея возможности развернуться. Но сконцентрировать, сжать поток солнечной энергии можно конусом. При этом величина концентрации будет зависить от площади паралельных поверхностей конусов.

 

Если ориентировать по Солнцу, то уже не бюджетно.
Но самое главное -затенение первыми ярусами последнего. По моему, если я правильно понял, можно просто в последнюю воронку воткнуть коллектор, с длиной которую можно рассчитать по отражению от наружной грани воронки. А вообще здесь без схемы - никак. Вроде видится все так, а начнешь рисовать - все иначе.

 

Нет затенения, конусы расставляются так, что бы луч попавший на край одного конуса, отразился и попал на край другого конуса. Поэтому ширина конусов зависит от угла отражения прямого солнечного потока, который зависит от угла конуса. Но при этом, все что попадает с боков между конусами, все переносится к коллектору по дороге сжимаясь.
Концентратор должен работать даже в том случае, если его положить боком на землю, вершину повернуть в сторону Солнца, а бока на запад- восток. Но при этом его мощность будет менятся в течении дня. Боковые, второстепенные излучения в виде переотраженных лучей от земли и рядом стоящих предметов в расчет не берутся.

 

По соотношению отрезков Вы правильно заметили их зависимость. Но я еще раз повторяю поставленную перед собой задачу - взять Солнечную энергию осенью и весной. Летом я думаю многим она бывает и без коллектора излишней. Зимой я думаю почти не реально. По - этому направление лучей в вертикальной плоскости и выбрано в диапозоне от 10 градусов до 35. До 35 градусов Солнце доходит (верхняя точка) в середине августа. Выше смысла нет собирать - и так тепло (обычно). Если приглядитесь к рисунку, то увидите отражения лучей 10 и 35 градусов от горизонта.
Второе. Система должна быть неподвижна (В моем понимании это и есть бюджетно). Под это вся схема и нарисована.
По поводу "паралельности" зеркал. Чтобы фокусировать, надо чтобы зеркала были немного не паралельны. Я пробовал рассекать двусторонними зеркалами (например по биссектрисе), и на три части разбивал. Ну да, получалось сводить лучи 1 к 3. Но там столько переотражений! Как отметил @Сантехсан каждое отражение минус 20 процентов энергии. Но что еще смущает - пыль тяжело будет чистить.
А конус. Нарисуйте разрез и всего лишь нарисовав луч (угол падения равен углу отражения) посмотрите как быстро он развернется обратно. То что было нарисовано в представленном Вами Бибегоне касательно такого количества переотражения луча не совсем верно. В общем прежде чем делать настоятельно рекомендую сделать обстоятельный рисунок. Предлагаю здесь же его и разместить для большей предметности беседы.

 

Пробую вставить рисунок. В попыхах хорошо нарисовать не вышло, но в общем вроде все видно.
Попробуйте развернуть луч между двумя паралельными плоскостями кунусов...