Введение к работе
WZWJirXh
Актуальность.В настоящий период, характеризующийся резким ухудшением экологического состояния окружающей среда, быстрым истощением ископаемых источников энергии, ростом цен на сырье, значительно возрос интерес к использованию солнечного излучения как экологически чистого источника энергии. Уже существует множество систем гелиоустановок различного назначения.
Лучистая энергия Солнца, проходя через атмосферу, испытывает сложные преобразования, происходит поглощение и рассеивание. Поэтому плотность ее потока у поверхности земли относительно невысока, что является основным недостатком солнечного излучения как первичного источника энергии. В связи с этим обстоятельством актуальным является создание концентрирующих систем с целью повышения плотности потока на ограниченной площади и получения температур, необходимых для эффективной работы преобразователей солнечной энергии. Создание концентрирующих систем позволяет снизить стоимость самой гелиоустановки, т.к. с применением отражающих элементов значительно уменьшется площадь поверхности дорогостоящих приемников (преобразователей) солнечной энергии. Концентрация лучистого потока, улавливаемого зеркальной системой,зависит от, площади миделя концентратора - площади проекции отражающего элемента на плоскость, перпендикулярную к солнечным лучам.
В зависимости от функционального назначения к концентраторам солнечного излучения предъявляются различные требования оптико - энергетического характера. В частности, одной из проблем является обеспечение равномерного распределения сконцентрированного потока солнечных лучей и поддержание определенной температуры на поверхности приемника в течении солнечного дня. Для удовлетворения -этих требований необходимы регулируемые концентраторы с отражающими элементами определенных размеров, формы и положения. Эти геометрические параметры являются основными конструктивными характеристиками при проектировании концентраторов. Поэтому насущным вопросом является разработка геометрических моделей отражающих элементов, отвечающих определенным требованиям к оптико-энергетическим характеристикам концентраторов солнечной энергии.
Основой для комплексных исследований по разработке методов геометрического моделирования регулируемых концентраторов солнечного излучения служат современные достижения в области прикладной геометрии и гелиотехники.
Настоящая диссертационная работа посвещена вопросам геометрического моделирования отражающих поверхностей гелиоустановок на основе их оптико-энергетических характеристик.
Цель работы. Разработать способ автоматизированного расчета геометричесюк параметров солнечных концентраторов на основе их оптико-энергетических характеристик и внедрить его в практику проектирования. Для реализации указанной цели поставлены и решены следующие теоретические и прикладные задачи:
1. исследовать зависимость геометрических параметров концентраторов солнечного излучения от оптико-энергетических характеристик.
; 2. Разработать алгоритмы геометрического расчета солнечного концентратора с плоскими и криволинейными отражателями при равномерном распределении тепловой энергии.
3. Предложить способ управления количеством концентрируемого тепла путем изменения площади миделя концентратора и взаимного положения плоских отражателей с целью поддержания постоянной температуры на приемнике.
' 4. Предложить математическую модель формы криволинейного отражателя с учетом равномерного распределения и постоянной температуры на поверхности приемника солнечного концентратора.
-
Разработать программное обеспечение, реализующее предложенные способы и алгоритмы.
-
Внедрить результаты исследования в практику реального проектирования гелиоустановок.
Методика исследований. Теоретической и информационной ба-
!зой для проведенных исследований и решения поставленных задач
.являются работы ученых: '
-в области прикладной геометрии - Ю.И.Бадаева, В.С.Завь
ялова, В.Е.Ыихайленко, В.М.Найдыша, В.А.Осипова, А.В.Павлова,
А.Л.Подгорного, В.Н.Кислоокого, Н.И.Седлецкой, В.И.Якунина.К.
Де Бора, А.Фокса, а также А.И.Пилипенко, А.Т.Дворецкого,
С.А.Боева и др. і
-в области строительной физики - Н.М.Гусева, Б.Андерсона,
П.Ю.Гамбурга и др.
-в области теории и расчета концентраторов солнечного излучения - Р.Р.Апариси, И.В.Баума, В.Б.Вейнберга, В.А.Грилихи-са, Р.А.Захидова, Д.И.Теплякова, Г.Я.Умарова, Д.Дрессера, Ф.Трамба, а также А.В.Вартаняна, Л.М.Симановского и др.
-в области САПР, Л.Н.Авдотьина, К.Л.Сазонова, Д.Роджерса и др.
Научную новизну работы составляют:
-исследование зависимости геометрических параметров регулируемых концентраторов от их оптико-знергетических характеристик;
-алгоритмы геометрического расчета солнечного концентратора с плоскими и криволинейными отражателями при равномерном распределении тепловой энергии;
-способ управления колшеством концентрируемого тепла путем изменения площади и взаишого положения плоских отражателей с целью поддержания постоянной температуры на приемнике.
-способ формирования сшіайновой модели криволгаїеГшого отражателя с учетом равномерного распределения и постоянной тем-1'ературы на поверхности приемника солнечного концентратора.
Практическая ценность. Разработанные способы и алгоритма р, изованы в виде программного обеспечения геометрических ра-сч, 'В, предназначенных для решения инженерно - геометрических зал при автоматизированном проектировании гелиоустановок, что способствует снижению трудоемкости процесса проектирования при выборе рационального решения.
На защиту выносятся основные положения, составляющие научную новизну работы.
Реализация работы. Результаты диссертационной работы в виде алгоритмов и программ внедрены в научно-техническом центре "Узгелиотехника" (г. Ташкент), при проектировании солнечного посєліса на 2000 жителей в Ташкентской области, а таюке в проектных разработках центра "Среда" Союза Архитекторов Украины.
: Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены:
-на 48-й, 51-й, 52-й и 53-й научно-практических конференциях Киевского инженерно-строительного института (1987-1092
ГГ.);
-на 43-й научной .конференции Полтавского инженерно-строительного института (г.Полтава, 1991 г.);
-на научных семинарах кафедры начертательной геометрии, инженерной и машинной графики Киевского инженерно-строительного института (г.Киев. 1987 - 1992 гг.)
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех, глав, заключеїшя, списка использованной литературы из 149 наїшенований, приложения и содержит 107 страниц машинописного текста, 38 рисунков и двух таблиц.