В статье приведен расчет определения средней плотности потока лучистой энергии в фокальной плоскости параболоцилиндрического концентратора, что долю энергии, падающей на центральную часть фокального изображения, можно определить графически по кривой в фокальной плоскости параболоцилиндрического концентратора.
Ключевые слова: солнечные лучи, коэффициент отражающей поверхности концентратор, фокальная плоскость, зеркальные концентрирующие системы, параболоидные концентраторы, коэффициент пропускания, поток лучистой энергии, параболоцилиндрические концентраторы.
Зеркальные концентрирующие системы (ЗКС), предназначенные для улавливания и концентрации потока излучения, являются одним из важнейших компонентов энергетических установок, преобразующих лучистую энергию в тепловую и электрическую. ЗКС чрезвычайно перспективны для использования в установках, моделирующих тепловое воздействие мощного потока излучения на различные объекты, высокотемпературных установках для теплофизических исследований и технологических целей, гелиотехнических энергетических установках и имитаторах космического солнечного излучения в барокамерах. Указанные области применения обусловливают особенности зеркальных концентрирующих систем.
При проектировании концентрирующих устройств необходимо заранее установить геометрию концентратора, требования к качеству зеркал и юстировке и т. д. Методы расчета концентрирующих систем развивались параллельно с потребностями практики.
Для расчета зеркальных систем траектория падающих и отражённых лучей Солнца рассматривается в виде совокупности бесчисленного множества отдельных элементарных пучков, опирающихся вершинами на точки отражающей поверхности системы. Эти пучки солнечных лучей, имеющие форму эллиптического конуса, называют элементарными отображениями. Лучи, находящиеся на внешней поверхности конуса, называются краевыми лучами, а угол между ними — угловым размером элементарного отражения. Таким образом, размеры элементарного отображения зависят от размеров солнечного диска и геометрии отражателя.
Для расчета среднего коэффициента энергетической концентрации 
по формуле
(1)
необходимо знать среднюю плотность концентрированного потока солнечной энергии в фокальной плоскости
. Величину 
можно определить по упрощенной формуле
, (2)
Где
-коэффициент геометрической концентрации;
-коэффициент затемнения концентратора приемником;
-коэффициент запыления зеркальной поверхности;
-коэффициент пропускания прозрачной оболочки приемника.
Подставляя выражение (2) в (1), получаем:
(3)
Формулу для определения средней плотности потока лучистой энергии в фокальной плоскости параболоцилиндрического концентратора можно вывести с помощью формулы экспоненциального распределения энергии в фокальной плоскости по параболоидных концентраторов. Допустим, что 
-величина солнечной энергии, проходящей в единицу времени через центральную прямоугольную площадку фокального изображения шириной
и длиной
. Тогда мы можем написать
(4)
Где коэффициент
и 
находятся по формулам:
(5)
(6)
Для параболоцилиндрических концентраторов геометрическая функция
определяется формулой:
(7)
Интеграл (4) имеет следующее приближенное решение:
(8)
При интегрировании (8) по всей фокальной плоскости (от 0 до
) получим полный лучистый поток Ф0, равный
(9)
Если обозначим относительный поток лучистой энергии через 
и относительную плотность потока через 
то получим
(10)
(11)
Из формул (10) и (11) следует, что для любого значения r выполняется соотношение:
(12)
которое показывает, что долю энергии, падающей на центральную часть фокального изображения радиусом r, можно определить графически по кривой в фокальной плоскости параболоцилиндрического концентратора получим:
(13)
Выражение (10) можно переписать в следующем виде:
(14)
Отсюда:
(15)
С учетом выражения (15) уравнение (13) имеет вид:
(16)
Подставив значение 
в уравнение (1) для средней величины 
получим формулу:
.(17)
Рис. 1. Графическое определение
по
(h=3; 
=61052)
Полученные выражения можно использовать для практических расчетов. Например, при Еmах=5,14
104 Вт/м2; Е0 = 800 Вт/м2 и 
=0,9 вычисленные по формулам (6) и (7) значения Еср и 
были равны: 
=2,04
104 Вт/м2 и 
=25.
Литература:
- Захидова Р. А., Зеркальные системы концентрации лучистой энергии. «Фан» 1986 г. 174 стр.
- Поток энергии солнца и его изменения. Под ред. Уайта о. Москва, «Мир» 1980 г. 558 стр.
- Мак-Вейг Д. Применение солнечной энергии. Под ред. Проф. Б. В. Гарнижевевского, «Энергоиздат» 1981 г. 215стр.
- Г. П. Попов Концентрические оптические системы и их применение в оптическом приборостроении «Наука», Москва 1998 г
- М. М. Мухиддинов, С. Ф. Эргашев Солнечные параболоцилиндрические установки. «Фан», Ташкент 1995 г 208 стр.
- Вардияшвили А. А. Исследование теплоэнергетической эффективности и тепломассообменных процессов в гелиотеплицах с использованием тепловых отходов. Автореферат дис. на соиск. ученой степени к. т.н. ФТИ «Физика-Солнце» АН РУз. Ташкент -2009 г. 27 стр.
- Вардияшвили Асф.А. Теплофизика испарения и конденсации в гелоопреснителе с термодинамическим контуром. Республика Кыргызстан. Ош. междн. журнал 2009 г. № 1 –с. 71–73.
- Асф. А.Вардияшвили, А. Абдурахмонов, А. Б. Вардияшвили Расчёты моделирования тепло-и массообменных процессов в параболоцилиндрическом гелиоопреснителе. //Кимёвий технология назорат ва бошқарув. Халқаро илмий-техникавий журнал. Тошкент № 5/2010 г. 30–30 бетлар.
