Регистрация / Вход
Дата публикации: 13 сентября 2019
Маленькое зеркало из дамской косметички, отражающее поток солнечных лучей, способно с легкостью зажечь пучок сухой травы в ясный день. Эта нехитрая забава известна многим поколениям граждан, проводившим на улице дни летних каникул с утра и до позднего вечера. А что будет, если увеличить площадь зеркала? Несложно догадаться, что в этом случае количество пойманной и отраженной солнечной энергии резко увеличится. И было бы обидно не найти ей достойное применение, тем более что цены на тепло сегодня растут в геометрической прогрессии.
Пытливые умы, знающие физику, быстро догадались сконструировать солнечную печь. Ее первые модели легко подогревали пищу и кипятили воду, но с более сложными задачами справиться не могли. Выходом стала сборка так называемого параболического рефлектора с зеркальной внутренней поверхностью. Солнечный свет, отраженный от изогнутой поверхности и сконцентрированный в одной точке, давал до 1 кВт энергии, причем совершенно бесплатной. Дело оставалось за малым – разместить в точке совпадения лучей емкость для приготовления пищи и следить, чтобы поверхность параболы всегда смотрела прямо на солнце. Минимум затрат и высокая эффективность – неплохо, когда речь идет о дачном или походном быте.
Быстро оценив возможности и перспективы параболических зеркальных систем, ученые сумели задействовать их в масштабных технологических процессах. Сегодня модели диаметром около 50 м успешно используют для обработки тугоплавких материалов, затраты на переработку которых в промышленных условиях целиком поглотили бы ожидаемую прибыль на много лет вперед. Огромные зеркальные конструкции, установленные в высокогорных районах Европы и Америки, дают до 1200 Вт бесплатной тепловой энергии, а температура в точке схождения лучей достигает 3000° С, одновременно расплавляя несколько сот килограммов металлических соединений. Быстро, экономически эффективно и бесплатно – именно так действует параболическое зеркало, превращая убийственную энергию раскаленного светила в полезное и бесплатное тепло.
Физика 8 класс
«Теория реактивного движения» — Реактивные двигатели. Pр. P=M·V Импульс топлива-Pт равен импульсу ракеты Рр, но направлен в противоположную сторону. О=mpvp+mтvт mpvp=mтvт Vp=mт·vт. Реактивное движение в природе. Летательные аппараты. Примеры реактивного движения. Реактивное движение. Кальмар. Константин Эдуардович Циолковский. Выполнил: Ученик 8 «А» класса Гимназии № 363 Журкин Алексей. Формула Циолковского. Теория реактивного движения. Цели работы. Pт. mp. Ракетное оружие Катюша (БМ-13).
«Электроизмерительные приборы» — ВОЛЬТМЕТР – прибор для измерения напряжения на участке электрической цепи. Классификация. 3)Омметры- для измерения электрического сопротивления. 6)Мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы. Вольтметр: стрелка поворачивается в магнитном поле магнита. Имеет чувствительный элемент, называемый гальванометром. 4)Электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии.
«Деятельность Ломоносова» — В следующее пятилетие (1750—1755) деятельность Ломоносова развертывается также широким фронтом. Родители Ломоносова. М. В. Ломоносов начал учиться читать и писать в 11 — 12 лет. Славяно-греко-латинская академия. Ломоносов в начале января 1731 года прибыл в Москву. Работу выполнила ученица 8 «б» класса Гурьянова Анастасия. Школа размещалась в здании Сухаревой башни. Новый период в жизни. Физика. Труды Ломоносова в области языка. Обучение велось круглый год. Ломоносову 300 лет. Не менее ценными были исследования Ломоносова в области физики. Отзывы о Ломоносове. Долгий путь……..
«Строение электронных оболочек атомов» — Интеграция физики с химией 8 класс. Максимальное число электронов на энергетическом уровне. Научить составлять электронные формулы атомов. . Обобщение изученного материала. °. В ядре атома углерода содержится 12 частиц. Атом хлора принял один электрон. Интегрированный урок.
«Тепловые явления 8 класс» — Мама права, когда называет своего ребёнка «Солнышко ты моё»? Суточных цыплят нельзя держать под новыми энергосберегающими лампами? МБОУ «Верх-Чебулинская СОШ». Луна светит, но не греет? Вы задумывались над вопросом: Почему в современном доме жить комфортно? Цель проекта: Известно ли вам, как в быту человек учитывает тепловые явления? Оказывается, что тепловые явления сопровождают нас повсюду! 2. Не понятно, почему…?
«Плоское зеркало» — Стол зрителям кажется стоящим на четырёх ножках. С какой стороны у вашего зеркального двойника находится сердце? Как получается изображение точки в плоском зеркале? Солнечные концентраторы. Плоские зеркала используют при постановке некоторых фокусов в цирке. Установки используются для получения водяного пара с высокой температурой. Использование зеркал в технике. Урок физики в 8 классе на тему «Плоское зеркало».
«Физика 8 класс»
Эксперимент №4
Существуют и другие методы нагрева воды, с помощью Солнечных коллекторов. Коллекторы с вакуумными трубками дороги, а плоские имеют большие температурные потери в холодное время года. Применение солнечных концентраторов может решить эти проблемы, однако требует реализации механизма ориентирования на Солнце. В каждом способе есть как преимущества, так и недостатки.
Один из вопросов, который нужно решить на пути практического применения солнечных концентраторов — это снижение его парусности. Т.е. концентратор должен противостоять ветровым нагрузкам. Для снижения парусности можно использовать концентраторы, собранные из отдельных сегментов. Такие зеркальные концентраторы могут быть довольно плоскими, по сравнению с чашей параболы, а «дырчатая» структура снижает их парусность.
Самодельная печь концентратор на солнечном излучении
Для начала стоит выявить место концентрации, для этого оденьте солнцезащитные очки. Возьмите деревянную доску и плотные варежки. Направьте отражатель в сторону солнца и сфокусируйте пойманные лучи на доске, далее регулируйте расстояние пока не получите максимально эффективный, концентрированный пучок энергии, делайте это до тех пор, пока не получите его самый малый размер. Одетые вами варежки предохранят кожу рук от солнечного ожога, если вы случайно подставите руки в зону фокуса лучей. После того как вы определите точку концентрации, вам останется только зафиксировать конструкцию и закончить ее монтаж в оптимальное место. Как говорят в кругах изобретателей: «Остается только получить патент». Пользуйтесь результатами своего труда, получая неиссякаемый и бесплатный источник энергии.
Двигатель Стирлинга можно собрать, используя подручные, распространенные материалы
Существует множество вариантов изготовления концентраторов на основе солнечного излучения. Таким же образом вы сможете сами, используя подручные, распространенные материалы, собрать двигатель Стирлинга (это действительно возможно, хоть, на первый взгляд, и кажется недостижимым), а уж использовать возможности этого двигателя для самых разных целей вы сможете на протяжении длительного времени. Все ограничения зависят только от вашего терпения и наличия фантазии.
Вдохновением для постройки этого агрегата послужила программа «Разрушители легенд» на канале Дискавери . В этой программе «разрушители» проверяли миф о том, как Архимед сжег Римский флот с помощью зеркал. Дважды этот миф был разрушен. Но тем не менее построить простое фокусирующее зеркало, способное поджечь доску или приготовить обед, можно.
Для этого потребуется совсем немного.
1. Самоклеющаяся зеркальная пленка (можно купить в магазинах торгующими обоями). Пленка для окон не подойдет.
2. Лист ДСП и такой же оргалита.
3. Тонкий шланг и герметик.
Из ДСП вырезается кольцо. В последствии мне понадобилось два кольца. Иначе луч будет фокусироваться слишком далеко. Кольцо выпиливается лобзиком.
Под размер кольца вырезается круг из оргалита.
Кольцо приклеивается к оргалиту
Важно хорошо все промазать герметиком. Конструкция должна быть герметичной и не пропускать воздух
Сбоку делаем дырку и вставляем шланг.
И наконец сверху натягиваем зеркальную пленку.
Затем воздух из корпуса откачивается и получается сферическое зеркало. Шланг перегибается и зажимается прищепкой.
Для этого агрегата желательно сделать подставку.
Шпарит эта штука будь здоров.
Получилось достичь хорошей фокусировки. Единственное что плохо, это зеркало нельзя направлять в произвольную точку. Только на солнце.
Серебрение с помощью химии
Затем надо заняться серебрением, чтобы получить зеркало. Приготовьте раствор, который называется реактивом Толленса. Для того чтобы приготовить этот реактив, нужны: нитрат серебра (ляпис), едкий натр (каустическая сода) и раствор аммиака.
В комплект к этому реактиву ещё понадобится формалин (раствор формальдегида). На 10 мл воды растворите 1 г нитрата серебра, на другие 10 мл воды — 1 г едкого натра. Смешайте эти растворы, должен выпасть белый осадок. Приливайте раствор аммиака, пока осадок не растворится. Этот раствор и есть реактив Толленса.
Чтобы использовать его для серебрения, следует налить его в вогнутую часть, предварительно тщательно очищенную от любых загрязнений. Если очень слабовыраженная вогнутость, следует сделать по её краю барьерчик из воска или пластилина.
Налив реактив, следует начинать частыми каплями добавлять в него формалин. Вскоре образуется плёнка серебра, и она превратится в вогнутое зеркало. Имейте в виду, что реактив Толленса не хранится долго, использовать его надо сразу после того, как он приготовлен.
Есть и способы изготовить вогнутую поверхность самостоятельно, в первую очередь — вышлифовывание на стеклянных кругах вогнутой поверхности. Однако эти способы слишком сложны, и не рекомендованы к использованию начинающими.
Таким же способом, как и вогнутое, следует изготовить диагональное зеркало. Оно должно быть идеально прямым; для его изготовления подойдёт плоская сторона любой плосковыпуклой или плосковогнутой.
Расчет облучателя
В качестве облучателя будем применять диэлектрический стержень. Диаграмму направленности диэлектрического стержня можно рассчитать при помощи следующих приближенных соотношений:
где — длинна стержня в метрах, — коэффициент замедления. выбираемый по графикам рис. 5.2 ч.1 в зависимости от поперечного сечения стержня и длинный волны, — диаметр стрежня.
k — волновое число и считается по формуле: k = 2р/л = 209.4395 м-1
диэлектрическая проницаемость выбирается вкупе с таким параметром как: длинна волны, по следующим зависимостям:
Для обеспечения необходимой ширины ДН диэлектрического стержня, то есть выбрав необходимые параметры антенны, мы в программе ANT-4 меняя степень аппроксимирующего полинома, добиваемся необходимых показателей эффективности антенны, подобрав необходимый полном, мы выбрав удовлетворяющую нас длину стержня, меняя параметр k1, коэффициент замедления, получаем необходимую ширину ДН, а затем подбираем по этим графикам материал стержня.
— максимальный диаметр стержня
— диаметр стержня выбранный для данной антенны, от этого параметра зависит диэлектрическая проницаемость и ширина ДН.
— радиус стержня
— длина стержня от этого параметра, так же зависит ширина ДН и выбор диэлектрика.
— коэффициент замедления выбирается в соответствии с графиками приведенными выше.
— коэффициент затухания
— коэффициент полезного действия
Для получения максимального значения КНД зеркальной антенны главный лепесток ДН диэлектрического облучателя в пределах сектора облучения малого зеркала должен быть симметричным. Для этого в пределах угла облучения ДН в плоскостях Е и Н должна быть симметрична:
— коэффициент перехвата энергии малым зеркалом.
Фазовый центр: для цилиндрического стержня он приближённо берется в середине стрежня.
Для возбуждения волновода будем использовать электрический вибратор, который подведем к волноводу с помощью коаксиальной линии с ТЕМ волной. Внешний проводник подсоединяется к волноводу, а внутренний размещается непосредственно в волноводе. Структура поля возбуждаемого в волноводе данным вибратором, будет иметь такое же распределение, как и в линии, следовательно, будут, возбуждается волны, у которых в центре находятся пучности, это волны типа и т.д. волны с первым не четным индексом, а волны типа не будут возбуждаться, для одно волнового режима, необходима соответствующим образом подобрать размеры волновода, при котором волны высших типов будут угасать, для работы с волной необходимое условие: . Для того чтобы наша антенна работала на заданном типе волны и в нее не попадали высшие типы волн расстояние от вибратора до диэлектрического стержня должно быть больше (длинна волны в волноводе). Т.к. вибратор излучает волну в обе стороны, то для улучшения согласования вибратор будем вводить в волновод на расстоянии , при таком расположении набег фаз у отражённой волны от задней стенки будет равен р и она сложится с волной, бегущей к стержню.
Для получения горизонтальной поляризации в прямоугольном волноводе, есть два способа, либо вводить вибратор в волновод со стороны малой стенки, либо возбудить в прямоугольном волноводе волну , а за тем плавно повернуть волновод на 90 градусов. Воспользуемся вторым способом, т.к. этот метод прост в исполнении, и не требует покупать волновод с дополнительным вводом со стороны малой стенки. Требование к секции поворота, ее длинна, должна быть больше чем длинна волны в волноводе, т.к. там возбуждаются волны высших порядков и они должны успеть затухнуть.
Расчет волновода:
Питание диэлектрического стержня осуществляется с помощью прямоугольного волновода, в котором распространяется волна Н10. Для того, чтобы в волноводе не возбуждались волны высших типов необходимо выбрать его размеры таким образом, чтобы .
Размеры прямоугольного волновода:
EIA-62
Переход от волновода к стержню осуществим с помощью конусообразной шайбы, которая перейдет от диметра 15.8мм к диаметру стержня 8мм
Структура поля выбранного поля волны в данном волноводе:
Рисунки волновода и стержня см. в конце работы.
Где достать
Главное зеркало-объектив телескопа-рефлектора — самая важная и ответственная его часть. И она же — самая сложная в изготовлении. Найти готовое зеркало такого типа практически невозможно.
Хотя есть один способ: можно сделать такое из вогнутой или выпукло-вогнутой линзы. Найдите вогнутую или выпукло-вогнутую линзу самого большого размера, какого только сможете найти. Важно, чтобы фокусное расстояние было как можно выше, а, значит, вогнутость как можно меньше: от слишком мощных вогнутых линз требуется не сферическая, а параболическая форма, а это уже совсем другой дефицит, который никак не сымпровизируешь.
Самый надёжный расчёт — это найти плосковогнутую диаметром в 10-12 см и оптической силой в 1 диоптрию. Поищите её в оптических магазинах. Самодельный телескоп в 1000 крат, таким образом, не получится, но кое-что сделать с таким можно.
Решение
1. Определение числа Френеля
Поскольку диаметры зеркал резонатора одинаковы, то для вычисления числа Френеля необходимо воспользоваться формулой (10) работы :
, (26)
где a
– радиус зеркал. Подставляя значение входящих в формулу (26) величин, получаем
(27)
2. Определение коэффициента потерь
Согласно условию полные потери в основном определяются потерями на пропускание зеркал, потерями из-за неточности юстировки резонатора и дифракционными потерями. Каждому виду потерь соответствует свой коэффициент потерь. Следовательно, коэффициент полных потерь будет суммой этих коэффициентов:
(28)
Для вычисления первого слагаемого в (28) можно воспользоваться формулой (4), второго — формулой (5), а третьего — формулой (6) работы. Тогда
(29)
Подставляя в (29) значения соответствующих величин, получаем (a=0,4 см)
(30)
3. Определение добротности резонатора
Известно, что добротность резонатора определяется величиной потерь излучения, распространяющегося внутри него. Поскольку требуется определить добротность для основной поперечной моды, то можно использовать для этого вычисленный выше коэффициент полных потерь (30). В этом случае, согласно работе , добротность можно записать формулой (26)
. (31)
Подставляя в (31) значения соответствующих величин, получаем
(32)
Время жизни фотона в основной поперечной моде резонатора легко определить из формулы (25) работы :
, (33)
где — центральная частота этой моды, — ее длина волны, с
— скорость света в вакууме. Из (33) следует
. (34)
Ширина резонансной кривой, описывающей форму спектральной линии резонатора на частоте основной поперечной моды, может быть вычислена из формулы (37) работы :
(35)
4. Определение степени устойчивости резонатора
Известно, что в геометрическом приближении условие устойчивости резонатора имеет вид (см. формулу (53) в работе )
, (36)
где являются обобщенными параметрами резонатора. Вычисление этих параметров дает
, (37)
Произведение удовлетворяет условию (36), следовательно, резонатор является устойчивым.
5. Определение частотного спектра лазерного излучения
Резонатор лазера существенным и даже принципиальным образом влияет на свойства выходного излучения. Дело в том, что при своем распространении внутри резонатора между его зеркалами излучение формируется в определенное состояние электромагнитного поля, которые называются типами колебаний резонатора
или
модами
. Каждая мода характеризуется определенной пространственной структурой этого поля (т. е. определенным распределением амплитуды и фазы) в поперечном к оси резонатора направлении, в частности на поверхности зеркал резонатора. Кроме того, каждая мода характеризуется определенным сдвигом фазы за двойной проход резонатора.
Эксперимент №1
При диаметре параболы 0.31 м расчеты показали, что была получена мощность порядка 13,3 Ватт. Т.е. как минимум 177 Ватт/м.кв. Тут следует отметить, что круглая открытая банка далеко не самый лучший вариант для получения хорошего результата. Часть энергии уходит на нагрев самой банки, часть излучается в окружающую среду, в том числе уносится потоками воздуха. В общем, даже в таких далеких от идеала условиях можно хоть что-то получить.
Как построить высокоэффективный солнечный водонагреватель из параболической антенны
Сам можно сделать на основе передней ступицы автомобиля ВАЗ.
Кому интересно фото взято отсюда :Поворотный механизмШаг 3 Создание теплообменника-коллектораДля изготовления теплообменника понадобится медная трубка, свернутая в кольцо и помещенная в фокус нашего концентратора. Но сначала нам надо узнать размер фокальной точки тарелки. Для этого надо снять LNB-конвертер с тарелки, оставив стойки крепления конвертера. Теперь надо повернуть тарелку на солнце, предварительно закрепив кусок доски на месте крепления конвертера. Подержите доску немного в этом положении, пока не появиться дым. Это займет по времени примерно 10-15 секунд. После этого отверните антенну от солнца, снимите доску с крепления. Все манипуляции с антенной, ее развороты, проводятся для того, чтобы вы случайно не засунули руку в фокус зеркала- это опасно, можно сильно обжечься. Пусть остынет. Измерьте размер сожженной части древесины- это будет размер вашего теплообменника.Размер точки фокусировки будет определять, сколько медной трубки вам понадобится. Автору понадобилось 6 метров трубы при размере пятна 13см.Я думаю, что возможно, вместо свернутой трубки можно поставить радиатор от автомобильной печки, есть довольно маленькие радиаторы. Радиатор должен быть зачерненный для лучшего поглощения тепла. Если же вы решили использовать трубку, надо постараться согнуть ее без перегибов и изломов. Обычно для этого трубку заполняют песком, закрывают с обеих сторон и сгибают на какой-нибудь оправке подходящего диаметра. Автор залил в трубку воды и положил ее в морозильную камеру, открытыми концами вверх, чтобы вода не вытекла. Лед в трубке создаст давление изнутри, что позволит избежать изломов. Это позволит согнуть трубу с меньшим радиусом изгиба. Ее надо сворачивать по конусу- каждый виток должен быть не много большего диаметра чем предыдущий. Можно спаять витки коллектора между собой для более жесткой конструкции. И не забудьте слить воду после того, как закончите с коллектором, чтобы после установки его на место, вы не обожглись паром или горячей водойШаг 4. Собираем все вместе и пробуем.Теперь у вас есть зеркальная парабола, модуль слежения за солнцем, помещенный в водонепроницаемый контейнер, или пластиковую емкость, законченный коллектор. Все, что осталось сделать — это установить коллектор на место и опробовать его в работе. Вы можете пойти дальше и усовершенствовать конструкцию, сделав, что-то типа кастрюли с утеплителем и одеть ее на заднюю часть коллектора. Механизм слежения должен отслеживать движение с востока на запад, т.е. поворачиваться в течение дня за солнцем. А сезонные положения светила (вверх\вниз) можно регулировать вручную один раз в неделю. Можно, конечно, добавить механизм слежения и по вертикали- тогда вы получите практически автоматическую работу установки. Если вы планируете использовать воду для подогрева бассейна или в качестве горячей воды в водопроводе- вам понадобиться насос, который будет прокачивать воду через коллектор. В случае если вы будете нагревать емкость с водой, надо принять меры, чтобы избежать закипания воды и взрыва бака. Сделать это можно используя электронный термостат, который, в случае достижения заданной температуры, будет отводить зеркало от солнца с помощью механизма слежения.От себя добавлю, что используя коллектор зимой надо принять меры, чтобы вода не замерзла в ночное время и в ненастную погоду. Для этого лучше сделать замкнутый цикл- с одной стороны коллектор, а с другой теплообменник. Систему заполнить маслом-его можно нагреть до более высокой температуры, градусов до 300, и на морозе не замерзнет.
Эксперимент №2
Парабола имела большее фокусное расстояние (фокус за пределами чаши параболы).
Это дало возможность спроецировать лучи на одну поверхность нагревателя и получать в фокусе большую температуру. Парабола без труда прожигает лист бумаги за несколько секунд. Эксперимент проводился около 7 часов утра в начале июня. По результатам эксперимента с тем же объемом воды и той же тарой получил мощность 28 Ватт., что соответствует примерно 102 Ватт/м.кв. Это меньше, чем в первом эксперименте. Это объясняется тем, что солнечные лучи от параболы ложилось на круглую поверхность банки не везде оптимально. Часть лучей проходили мимо, часть падали по касательной. Банка охлаждалась свежим утренним ветерком с одной стороны, в то время как подогревалась с другой. В первом эксперименте за счет того, что фокус был внутри чаши, банка прогревалась со всех сторон.
Солнечный концентратор Ripasso — самый эффективный способ преобразования солнечной энергии
Подробности
Опубликовано: 18.05.2015 13:23
Когда дело касается вопросов генерации солнечной энергии, эффективность процесса является ключевым моментом. Новый южноафриканский «солнечный» проект в пустыне Калахари, возможно, является наиболее эффективной системой в мире на сегодняшний день. Шведская энергокомпания Ripasso, пользуясь выгодами яркого африканского солнца, намерена испытать свой солнечный концентратор, сочетающий в себе современные военные технологии и идеи инженера-священника из Шотландии 19 века. В результате технического «симбиоза» система способна конвертировать 34% солнечной энергии в электричество, отправляемого прямо в сеть. Такое КПД почти в два раза превышает эффективность традиционных солнечных батарей.
На данный момент существует единственный рабочий экземпляр Ripasso солнечного концентратора с подобными характеристиками, но его создатели надеются, что система войдет в число самых востребованных возобновляемых источников на планете. Устройство оснащено зеркальным отражателем с общей площадью 100 м2, гигантский диск вращается вслед за движением солнца и постоянно подстраивается для извлечения максимума солнечной энергии.
Независимые тестирования проекта показали, что один такой отражатель может сгенерировать 75-85 мегаватт часов «зеленой» энергии в год — достаточно, чтобы обеспечить электричеством на год десять среднестатистических домохозяйств. Для сравнения: при производстве такого-же количества электроэнергии, от сожженного угля на теплоэлектростанциях, в атмосферу будет выброшена 81 тонна CO2.
Статья по теме: Солненые панели станут более эффективными, изобретено супергидрофобное стекло
Солнечная электростанция Ripasso работает за счет зеркал, фокусирующих, как гигантские линзы, солнечный свет в маленькой точке. Энергия тепла приводит в действие Двигатель Стирлинга, запатентованный шотландским инженером Робертом Стирлингом в 1816 году. В то время он стал первой альтернативой паровому двигателю. Работа устройства основана на попеременном нагревании и охлаждении газа в замкнутом пространстве, который приводит в движение поршень, вращающий маховик. Из-за недостатка подходящих материалов в те годы двигатель массово не производился. Коммерческий выпуск изобретения стартовал лишь в 1988 году, когда шведское минобороны стало производить их для подводных лодок. Прежде чем найти применение двигателю в возобновляемой энергетике, менеджер проекта Гуннар Ларсон (Gunnar Larsson) проработал 20 лет на оборонных предприятиях Швеции.
Система проходила испытания в суровых условиях пустыни более 4 лет, а до этого были годы успешных тестов на военно-морском флоте . Создатели солнечного коллектора отмечают, что для достижения коммерческого успеха, определяющим фактором, помимо эффективности, станет невысокая стоимость технологии — она должна на равных конкурировать с фотогальватическими системами, цены на которые с каждым годом опускаются все ниже. К недостаткам нового концентратора можно отнести нецелесообразность его применения в районах, где отсутствует постоянное солнечное излучение.
Источник theguardian.com
- Назад
- Вперёд
Смотрите еще интересные материалы:
Новости партнеров:
Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.
Эксперимент №3
Общая схема такова:
Нагрев происходит следующим образом: лучи от солнечного концентратора (1) через стекло проникают внутрь банки теплоприемника (2), где, попадая на черную поверхность, нагревают ее. Вода, соприкасаясь с поверхностью банки, поглощает тепло. Стекло плохо пропускает инфракрасное (тепловое) излучение, поэтому потери на излучение тепла минимизированы. Поскольку со временем стекло прогревается теплой водой, и начинает излучать тепло, было применено двойное остекление. Идеальный вариант, если между стеклами будет вакуум, но это труднодостижимая задача в домашних условиях. С обратной стороны банка теплоизолирована пенопластом, что также ограничивает излучение тепловой энергии в окружающую среду.
Теплоприемник (2) с помощью трубок (4,5) подключается к бачку (3) (в моем случае пластиковая бутылка). Дно бачка находится на 0.3м выше нагревателя. Такая конструкция обеспечивает конвекцию (самоциркуляцию) воды в системе.
В идеале расширительный бак и трубки должны быть тоже термоизолированы. Эксперимент проводился около 7 часов утра в середине июня. Результаты эксперимента таковы: Мощность 96.8 Ватт, что соответствует примерно 342 Ватт/м.кв.
Т.е. эффективность системы улучшилась более, чем в 3 раза только за счет оптимизации конструкции теплоприемника!
При проведении экспериментов 1,2,3 нацеливание параболы на солнце делалось вручную, «наглазок». Парабола и нагревательные элементы удерживались руками. Т.е. нагреватель не всегда был в фокусе параболы, поскольку руки человека устают и начинают искать более удобное положение, которое не всегда правильное с технической точки зрения.
Как вы могли заметить, с моей стороны были приложены усилия для обеспечения отвратительных условий для проведения эксперимента. Далеко не идеальные условия, а именно: — не идеальная поверхность концентраторов — не идеальные отражающие свойства поверхностей концентраторов — не идеальное ориентирование на солнце — не идеальное положение нагревателя — не идеальное время для эксперимента (утро)
Схема сборки и подключения
Солнечная электростанция своими руками собирается так:
- Найдите выходные клеммы контроллера заряда, к нему подключите АКБ. После этого проводники, которые отходят от каждой панели, присоедините к входной клемме устройства для контроля над зарядом. Если к панелям прилагается в комплекте кабель, этот шаг не нужен.
- Присоединять проводники требуется по схеме «+» к «+», а также «-» к «-». После этого на клеммы, расположенные у входа инвертора, подается питание от АКБ.
- Включив контроллер за зарядом и инвертор, вы увидите, что электричество, которое начнет вырабатывать панель, будет заряжать аккумулятор.
Схема подключения солнечных панелей и бытовой нагрузки
Использование старых спутниковых тюнеров
В конце двадцатого века, спутниковое телевидение, стремительно ворвалось в наши дома и столь же стремительно стало совершенствоваться.
Не все наверное помнят первые спутниковые приёмники советского производства от компании Кросна! Это был огромный агрегат, на котором можно было настроить всего 8 каналов, вращая колёсики переменных резисторов. Но прогресс в этой области, привёл к тому, что аппаратура для приёма спутникового телевидения стала стремительно стареть.
Аналоговый сигнал был заменён на цифровой стандарта мпег-2, а сейчас и он уже доживает последние деньки, после введения стандарта мпег-4, который приёмники стандарта мпег-2, уже принимать и декодировать не могут…
Естественно, на руках населения а также на свалках, стали стремительно скапливаться аналоговые, а также цифровые спутниковые приёмники ранних моделей. Для обычных людей, это просто мусор, а для нас, радиолюбителей, довольно ценный источник деталей, корпусов, в которых можно собрать какое-то устройство, коннекторов, шнуров питания, трансформаторов и готовых блоков питания.
Устройство
Основная функция солнечного концентратора – фокусировка солнечного излучения на приемнике излучателя, который располагается на фокальной линии или в фокальной точке коллектора солнечной энергии.
Устройство солнечного концентратора предполагает наличие следующих элементов:
- Линзы или отражатели, которые применяются в качестве концентратора солнечных лучей.
- Конструкция основания, на которой крепятся линзы или отражатели.
- Тепловоспринимающий элемент, в качестве которого часто выступает солнечный коллектор.
- Трубопроводы, которые подводят и отводят теплоноситель.
- Механизм привода системы слежения. Данный механизм в большинстве случаев включает: — Электронный блок преобразования сигналов. — Датчик направления на Солнце. — Электродвигатель с редуктором, который поворачивает конструкцию солнечного концентратора в двух плоскостях.
В зависимости от конструкции устройство также может включать линзы Френеля, термометр, регулирующий вентиль, контур системы отопления, циркуляционный насос и ряд иных элементов.
Принцип действия
Принцип действия солнечных концентраторов кроется в фокусировке лучей солнца на емкости с теплоносителем.
Работа теплоносителя заключается в поглощении солнечной энергии. В зависимости от используемого метода концентрации энергии солнца могут применяться:
- Параболоцилиндрические концентраторы, которые фокусируют солнечное излучение на трубах с маслом или водой
- Гелиоцентрические установки башенного типа.
- Специальные параболические зеркала.
Солнечное излучение в определенных моделях концентраторов может концентрироваться:
- В фокусной точке.
- Вдоль фокальной линии, в которой находится приемник.
Все выглядит следующим образом:
- Достижение в концентраторах высоких температур обеспечивается путем отражения излучения солнца с большей поверхности на более мелкую поверхность приемника- абсорбера.
- Жидкость-теплоноситель, который проходит через приемник, максимально поглощает тепло и переносит его к потребителю.
Температура в приемнике достигает высоких значений, но концентраторы способны фокусировать лишь прямое солнечное излучение. В результате их эффективность в облачную или туманную погоду существенно снижается. Наиболее высокие показатели КПД демонстрируют в регионах с высокой степенью инсоляции, к примеру, в экваториальных или пустынных районах.
Чтобы можно было использовать солнечное излучение максимально эффективно, следует обеспечить ориентацию солнечных концентраторов в направлении солнца. С этой целью концентраторы оснащаются трекером, то есть специальной следящей системой. Она поворачивает систему прямо «лицом» к солнцу.
Одноосные следящие системы выполняют поворот системы с востока на запад. В свою очередь двуосные системы с севера на юг, чтобы ориентировать систему на Солнце круглый год.
В промышленных масштабах параболоцилиндрический зеркальный концентратор обеспечивает фокусировку солнечного излучения, обеспечивая более, чем стократную его концентрацию. Результат, жидкость нагревается практически до 400 градусов. Проходя через ряд теплообменников, жидкость вырабатывает пар, который вращает турбину парогенератора. Чтобы минимизировать тепловые потери, приемная трубка окружается прозрачной стеклянной трубкой, которая тянется вдоль фокусной линии цилиндра.
Солнце плавит камень, эффектный эксперимент.
Что то лета захотелось. Мощный солнечный концентратор из большой спутниковой тарелки плавит гранитный камень. Видео моё.
Вилку дайте,лапшу с ушей снять.
Концентраторы группы параболических создают в точке сбора солнечных лучей температуру в диапазоне от 300 до 400 °C.
Температура плавления гранита оценивается в пределах 950-1300 °C.
Проведите експеримент, как Архимед римлян на кораблях спалил
На широте Севастополя — до 2 киловатт/м2, летом, естественно.
Непонятно, откуда взяты «300-400 °C». может ,из описания какой-нибудь гелиотеплостанции? Так там воду греют/испаряют, перегретый до 3-4 сотен градусов пар — самое то. больше и не надо.
Вот если поискать по фразе» солнечная печь», указаны другие температуры: «На массив зеркал возложены функции параболического отражателя, а высокий температурный режим в самом фокусе может доходить до 3500 градусов. Причем и регулировать температуру можно с помощью изменения углов наклона зеркал.»
Если верить парню, то 2 тысячи градусов по Цельсию.
PS. видео удалил, опередили
БЛин. Нафиг. Полно солнечных концентраторов по миру Ничо сложного. Кроме солнца, места и облаков. И ночей еще. И пыли. И дождей. Только при чем тут температура тогда? А так. Безапелляционно но вполне уверенно заявить»Концентраторы группы параболических создают в точке сбора солнечных лучей температуру в диапазоне от 300 до 400 °C», а тут вдруг неуверенное но тоже безапелляционное «даже при таком как у автора диаметре зеркала достичь такой мощности. и температуры. Поэтому я лично сомневаюсь.» ввернуть. Блин ну право слово.
Кстати, тут термин «преобразовывать» вместо «извлекать» таки вернее будет.
Тупить не обязательно. Обыкновенное чуть вогнутое зеркало из ванной — прожжет дыру в махровом полотенце за секунду. Я тремя такими успешно нагревал баллон сжатого воздуха — для пневматического генератора.
Громадная тарелка, как на видео, свободно расплавит камень. И это был еще весьма широкий фокус. Чуть отодвинь автор зеркало или установку с камнем — он раскололся бы втрое быстрее. Ибо фокус стал бы совсем узкий, а значит максимально горячий.
Если бы можно было попасть в прошлое, лет на 500 назад, и взять с собой 3 вещи, кроме одежды, я бы взял:
1. Smith & Wesson .500 2. Ящик патронов к нему. 3. 500 кг. нержавеющей стали 400-й серии.
У меня такая же тарелка, вот что может этот концентратор, а пленка обычная зеркальная самоклейка.
Понасмотрятся всяких ютубов с говеными китайскими пирометрами у которых предел 600С и давай своим гуманитарным умом блистать.
Температура объекта будет зависеть от массы факторов 1. способности тела поглощать энергию 2. отдавать энергию методом конвекции и рассеивания 3. размера по отношению к точке фокуса
времени года, состояния атмосферы, времени дня.
Ну и качество покрытия такрелки. На этом видео оно так себе.
характеристики зеркала на ютубе?
Это, конечно, очень условный гранит, скорее всего наполовину флюорит, температура плавления 500-600С в типовых смесях (легкоплавкий флюс по сути). Какой-нибудь габбро плавить таким концентратором умаешься, даже размягчить врядли. Можно и тепловой баланс посчитать, но смысл?
Гелиопечи кстати есть и на огромные температуры, в Аргентине если не ошибаюсь, сверхчистые сплавы получают и другие материалы, 3-5 тысяч градусов Цельсия спокойно получают. Но там с маленькую дамбу массив зеркал, и башня-приёмник. Плюс инсоляция Аргентины.
У нас на широтах Краснодара или ещё лучше Казахстана такое можно дело, как и всю солнечную энергетику, был бы спрос.
А если на эту штуку поставить преобразователь тепловой энергии в электричество, двигатель Стирлинга к примеру с генератором (или, что-то более эффективное) и механизм слежения за Солнцем?)) Будет ли полезная отдача от такой конструкции? Знаю, что есть электростанции основанные на данном методе, но они в пустынях и там площадь зеркал просто огромна.
