tracepro CPC学习笔记Word格式.docx
- 文档编号:16497694
- 上传时间:2022-11-24
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:345.15KB
tracepro CPC学习笔记Word格式.docx
《tracepro CPC学习笔记Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《tracepro CPC学习笔记Word格式.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
>
E9k5
CPC学习笔记Xxr"
Gc[
9QHV%%
p4vX3?
&
1W
charmingglass008163.\*Zq
`\yQn7Oq
uZa)N-=b2
§
1.1什么是CPC(poundParabolicConcetrator)g}$B4_sY
CPC全名为复合抛物面聚光器。
CPC及其多种变型广泛应用于太阳能系统中。
CPC将光能量采集到焦平面,焦平面的吸收体吸收光能并转化为可储存的热能、电能等。
B/I1<
%Yk
WHcw5_3#
1.2抛物线方程(ParabolicFunction)t'
[`"
pp=
28>
/#I9/]
7A
^L$TY
如图1.1,抛物线的极坐标方程为:
lJt?
0;
gn
ρ=2f/(1+cosθ
(1.1)Jk57|)/
则抛物面的半口径R为:
l:
*.0Tj
R=ρsinθ
(1.2)4A)_D{(SH
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。
8oY(h
6L3i
仔细分析,我们可以发现:
hbm#H7Y
AC+CF=BD+DF
(1.3)D{6<
#P{w
A、B为平行光束与平行光束垂直面m的交点。
aX?
tnDv
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stringmethod将用到这一概念。
D&
1(qi=x&
在图1.1中,假设f=8mm,θ=135°
,则R=ρsinθ=38.6mm。
4jW<
*jM
1.3边缘光线原理(Edge-RayPrinciple)=nv/r
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。
P?
+VR=t
1.3.1聚光比(ConcentrationRatio)$Y8iT<
nP
对于一个聚光器,我们定义聚光比为:
_7^:
1i~:
.
C=Aentry/Aexit
(1.4)~-'
-<
-
Aentry为入射光束的截面积,Aexit为出射光束的截面积;
C越大,聚光效果越好。
读者可以自行计算图1.2中聚光器的C值。
(见式1.5)9>
;
CvR
1.3.2接收角(AcceptanceAngle)szp.\CMz
如图1.2,接收角定义为边缘光线被反射器反射一次后出射在接收器边缘时(仍在出射面内)入射光线与垂直方向的夹角θmax。
7,Y+FZ
R,8Tt!
n
Rg3g:
TV9c
1.3.3拉线法(StringMethod)分析抛物线轨迹3|D.r-Q
如图1.2,将一根圆杆(rod)与水平面成θmax角放置于聚光器入射端。
圆杆上有一个圆环,圆环上系有细线(string),细线的一端系于焦点d。
将细线拉直,并保证垂直于圆杆,圆环从A走到C,细线另一头a走过的轨迹即为抛物线。
显而易见,Aa+ad=Bb+bd=Cc+cd。
9r](/"
=f
%-Ga^[
*!
yA'
z<
图1.2是拉线法的最简单示意。
在SolarEnergySystem中,不同的吸收面(如CylindricalAbsorber)都可以用stringmethod来显示反射面的轨迹。
这种轨迹可能是渐开线与抛物线的结合。
{Rn*)D9
bjq.nn<
=
2Hk2
1y\
1.4抛物面的倾斜(TiltofParabolic)czK}F/Sg`
首先,CPC并非是通常的聚光器。
从截面来看,两个反射面的焦点并不一定是同一点。
也就是说,并非共焦系统,所以是非成像系统(NonimagingSystem)。
如图1.2,右面反射镜的焦点在d点。
左面反射镜的焦点在c点。
这就是“复合(pound)”的真正意思,是由两片反射镜组合在一起的。
两片反射镜的光轴并不重合,但是它们有自己的对称轴Z。
r(<
91~Ww
不同形态的CPC可由抛物线经旋转(tilt)得到。
如图1.3,虚线1、2是未经旋转的抛物线(OriginalParabolic),两者的光轴本来是水平的。
反射镜1的光轴Axis1绕自己的焦点f1旋转了20°
,反射镜1也跟着旋转了20°
,到1’的位置。
抛物线2也经过的同样的旋转,只是方向相反。
79B+8
=K
-i]2b
HcpAp]L)
经过旋转,可以获得我们需要的接收角。
大于接收角的光线将会被系统反射出去,无法到达吸收面(exitaperture)(见图1.9)。
qRkPl!
5
事实上,由式(1.5)可知,减少接收角也就增大了集光率C:
oo1h"
[
W+Ou%uv}S
C=1/sinθmax
(1.5)gFXz:
!
A
IV%Rph>
d
下面我们对旋转前后的参数进行一些计算。
H-eHX3c7
JO~62='
J
c`oW-K{
^ZFK:
|Ju
如图1.4,简单地,可以得到:
I(b]V!
mj:
'
Jd*r(2d
R=2fl/(1-cosΦ
(1.6)Rpj{!
Ia
r=Rsin(Φ-θmax)-a’
(1.7)\/-4jF:
z=Rcos(Φ-θmax)
(1.8)k&
npC8oA
fl=a’(1+sinθmax)
(1.9)sAnb
w17CZa6
在tracepro中,根据需要,Axistilt可任意选择,只要保证开口口径(entryaperture)不为0即可。
对于规X的聚光器(textbookconcentrator),Axistilt即为接收角θmax。
Lateralfocalshift,顾名思义就是焦点(focalpoint)在Lateral方向(图1.5的Y方向)上的移动量(shift)。
若Lateralfocalshift=0,焦点未发生移动,仍在焦平面与中心轴的交点。
对于规X的聚光器(textbookconcentrator),Lateralfocalshift即为a'
,即保证满足边缘光线原理。
>
[Tt'
.S!
?
i/PL!
oq
/h3R[k
-]G=Q11
1.5tracepro中CPC的建立与模拟R:
[#OH.c
见图1.5,未经旋转的CPC即为conicalparabolic。
图1.5中frontlength可由图1.1中得到,frontlength=|ρcosθ|=R=38.6mm。
此CPC的出光面(exitaperture)为焦平面,所以backlength为0。
/x\~5cC
t_+owiF)M
旋转后的CPC如图1.6:
V7B%o:
FZo
`#l1
对旋转前后的CPC进行模拟:
qRq4PQ
g'
2}Y5m$`
L1&
`3a?
pL
X]dN1/_
2iCBF-,
若θ>
θmax,光束将被系统反射出去。
如图1.9:
5UX-Qqr
%BQ?
DTtb7'
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- tracepro CPC学习笔记 CPC 学习 笔记
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)