shogun |
2007-04-17 18:25 |
CPC学习笔记-初稿
花了好几天时间,把CPC的大部分知识弄懂了。花了两个半天时间把这些知识整理出来,希望对大家有帮助。有些概念还不是很清晰,文中难免有错漏,请大家多多指教。 8B9zo& #+\G-
=- 转载请注明作者:shogun@www.opticsky.cn,E-mail:charmingglass008@163.com r/ f;\w7 ';F][x 5j 同时,搭贴求两本书的电子版:《Nonimaging Optics》、《High Collection Nonimaging Optics》 'h=2_%l@Y 以下是正文: :Aw VeX@ ARo5 Ss{ Zv93cv CPC学习笔记 -GjJrYOU Awh)@iTL P!EX;+7+x shogun@www.opticsky.cn,E-mail:charmingglass008@163.com sxtGl^,mU: `Mg
"!n` 7a net §1.1什么是CPC(Compound Parabolic Concetrator) GAKJc\o CPC全名为复合抛物面聚光器。CPC及其多种变型广泛应用于太阳能系统中。CPC将光能量采集到焦平面,焦平面的吸收体吸收光能并转化为可储存的热能、电能等。 nt6"}vO A\Gw+l<h, §1.2抛物线方程(Parabolic Function) N5DS-gv ^p/mJ1/s7 [attachment=7812] R#M).2:: 如图1.1,抛物线的极坐标方程为: 7O#>N}| ρ=2f/(1+cosθ (1.1) %#~Wk|8} Q 则抛物面的半口径R为: Y`uCDfcQ R=ρsinθ (1.2) Viw3 /K 对于一束平行光,经理想抛物面反射后总能汇集到焦点。若将光源置于焦点位置,根据光路可逆性,从抛物面出来的是比较完美的平行光。抛物面的这个特性使它被广泛应用在各种照明系统中。 `R RORzXoS ` 0F
IJT 仔细分析,我们可以发现: CS49M AC+CF=BD+DF (1.3) )3 A、B为平行光束与平行光束垂直面m的交点。 KMZ`Wn= 事实上,抛物线即是从平行光出发点到焦点光程相等点的轨迹的集合。后文的string method将用到这一概念。 FReK 在图1.1中,假设f=8mm,θ=135°,则R=ρsinθ=38.6mm。 jYv
!} §1.3边缘光线原理(Edge-Ray Principle) ?|\Lm3%J 对聚光器经常采用边缘光线法进行分析。边缘光线即是以最大入射角入射于聚光器边缘,并被反射器反射一次后出射在接收器(吸收面)边缘的光线。 b8&9pLl §1.3.1聚光比(Concentration Ratio) /Y:Zqk3 对于一个聚光器,我们定义聚光比为: 9 pn1d. C=Aentry/Aexit (1.4) Pif1sL6' Aentry为入射光束的截面积,Aexit 为出射光束的截面积;C越大,聚光效果越好。读者可以自行计算图1.2中聚光器的C值。(见式1.5) 5]E5 V@C §1.3.2接收角(Acceptance Angle) 2Z~ofrj 如图1.2,接收角定义为边缘光线被反射器反射一次后出射在接收器边缘时(仍在出射面内)入射光线与垂直方向的夹角θmax。 9tO_hhEQ@ ,U}8(D~: [attachment=7813] ]Ea-?IhD §1.3.3拉线法(String Method)分析抛物线轨迹 \z
'noc 如图1.2,将一根圆杆(rod)与水平面成θmax角放置于聚光器入射端。圆杆上有一个圆环,圆环上系有细线(string),细线的一端系于焦点d。将细线拉直,并保证垂直于圆杆,圆环从A走到C,细线另一头a走过的轨迹即为抛物线。显而易见,Aa+ad=Bb+bd=Cc+cd。 yyc&'J :nI.Qa'"H &n|gPp77$ 图1.2是拉线法的最简单示意。在Solar Energy System中,不同的吸收面(如Cylindrical Absorber)都可以用string method来显示反射面的轨迹。这种轨迹可能是渐开线与抛物线的结合。 ^&By | |