Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Technischer Entwurf eines Solarkonzentrators für den Transport von Sonnenlicht durch Glasfaser

Loshkarev Igor Jurjewitsch

Es wurde eine Methode zur Bestimmung des Anteils des sichtbaren Lichts an der Sonnenstrahlung vorgeschlagen. Das Sonnenspektrum wurde in drei Bereiche unterteilt: Ultraviolett-, sichtbare und Infrarotstrahlung. Die spektrale Verteilung der Intensität der Sonnenstrahlung unter verschiedenen Bedingungen wurde betrachtet. Mithilfe des Softwarepakets Mathcad wurde die spektrale Leuchtdichte eines schwarzen Körpers berechnet. Weiterhin wurde der Anteil des natürlichen Lichts an der Sonnenstrahlung geschätzt. Diese Berechnung ergab, dass 1 W/m2 natürliches Licht 213 lm/m2 beträgt, was durch 100.000 Lux (lm/m2) bei einer Sonnenstrahlung von 1.000 W/m2 bestätigt wurde. Es wird ein Vergleich zwischen den Absorptionsspektren von Polymethylmethacrylat, Perfluorpolymer und Quarzfasern angestellt. Das Schema der thermophysikalischen Prozesse, die bei der Wechselwirkung von Strahlung mit Materie auftreten, wird betrachtet. Die Formeln zur Berechnung der Schwellenleistungsdichte (kritischen Leistungsdichte), die zum Erhitzen der Oberfläche auf eine bestimmte Temperatur für gepulstes und kontinuierliches Erhitzen erforderlich ist, werden hergeleitet. Weiterhin werden Berechnungen der kritischen Leistungsdichte und der zulässigen Flächengröße durchgeführt, mit denen die Konzentration des natürlichen Lichts in der POF bestimmt werden konnte. Wir haben die Entwicklung eines optischen Systems zur Konzentration der natürlichen Strahlung vorgestellt. Das optische System für das entwickelte System der natürlichen Beleuchtung auf Faserbasis – Cassegrain-System mit einer Zweispiegellinse – wird betrachtet. Ein System mit einem quadratischen Spiegelabschnitt wird begründet und berechnet. Als nächstes wird die Reflexion von der Oberfläche des Schutzglases aus Acryl ausgewertet und die erforderliche Größe der Endfläche der Polymerfaser begründet, die zur Lichtübertragung in den Raum verwendet wird. Abschließend wird die Strahlungsintensität am Ausgangsende der Polymerfaser berechnet. Die Systemparameter wurden bestimmt: ein großer Spiegeldurchmesser von 198 mm, ein kleiner Spiegeldurchmesser von 34,9 mm, eine große Spiegelbrennweite von 49,5 mm, eine kleine Spiegelbrennweite von 7,189 mm, der Abstand zwischen den Spiegeloberflächen beträgt 40 mm. Die Auswertung der Reflexion von der Oberfläche des Schutzglases aus Acryl ergab, dass der Reflexionskoeffizient für das Schutzfenster mit flacher Geometrie 7,74 % und für die konvexe Geometrie 8,83 % beträgt. Die Berechnung der Strahlungsintensität am Ausgangsende der Polymerfaser ergab, dass die Gesamtausgangsleistung des Systems von der Anzahl der Fasern im System abhängt.