高等化学工程学报

抽象的

通过光纤传输太阳光的太阳能聚光器的工程设计

伊戈尔·尤里耶维奇·洛什卡列夫

提出了确定太阳辐射中可见光比例的方法。太阳光谱分为三个区域：紫外线、可见光和红外线。考虑了不同条件下太阳辐射强度的光谱分布。借助 Mathcad 软件包，计算了黑体的光谱光度。此外，估算了太阳辐射中自然光的比例。计算结果表明，1 W/m2 的自然光为 213 lm/m2，这由 100,000 勒克斯 (lm/m2) 和 1000 W/m2 的太阳辐射证实。对聚甲基丙烯酸甲酯、全氟聚合物和石英纤维的吸收光谱进行了比较。考虑了辐射与物质相互作用过程中发生的热物理过程方案。推导出了计算脉冲和连续加热时将表面加热到给定温度所需的阈值 (临界) 功率密度的公式。此外，还计算了临界功率密度和允许面积大小，据此可以确定POF中的自然光集中度。我们介绍了一种用于集中自然辐射的光学系统的开发。考虑了基于光纤的自然照明系统的光学系统——带有双镜透镜的卡塞格林系统。对具有方形镜子截面的系统进行了论证和计算。接下来，评估了由丙烯酸制成的保护玻璃表面的反射，并论证了用于将光传输到房间的聚合物光纤端面所需的尺寸。最后，计算了聚合物光纤输出端的辐射强度。确定了系统参数：大镜直径为198 mm，小镜直径为34.9 mm，大镜焦距为49.5 mm，小镜焦距为7.189 mm，镜子表面之间的距离为40 mm。对丙烯酸保护玻璃表面反射的评估表明，平面几何保护窗的反射系数为 7.74%，凸面几何保护窗的反射系数为 8.83%。对聚合物光纤输出端辐射强度的计算表明，系统的总输出功率将由系统中的光纤数量决定。