高通量密度太阳能光热模拟器

太阳能光热模拟器

　　高通量密度太阳能炉和太阳能模拟器产生高度集中的太阳能和人造光，用于新技术和新材料的研究和测试。这使研究人员能够进行生产实验、太阳能热电厂接收器组件的测试以及空间设计材料的辐照测试。

　　高通量密度太阳能炉和氙气大功率聚光灯用于产生高达每平方米 5 兆瓦的辐照度和超过 2000 摄氏度的温度。

　　聚光测试太空新材料

　　高通量密度太阳能炉可以测试太阳能过程工程和太阳能发电厂的实验。有实验证明了可以使用集中的阳光生产。研究人员通过测试它们的温度和抗冲击性来研究用于塔式发电厂的陶瓷接收器元件。

　　空间研究是另一个应用领域。该材料在高真空条件下暴露于高度集中的太阳辐射，类似于在太空中遇到的情况。对材料和组件进行认证级别的测试完善了太阳能炉提供的服务范围。大型设施中的设备满足在稳定条件下进行持续数月直至辐照的所有短持续时间实验的要求。

　　目标/图像

　　●焦点位于地面上方 152.4 厘米处

　　●使用 XYZ 桌面时：焦点必须在桌面上方 35 厘米处

　　●带旋转镜：焦点距离地面 106.7 厘米

　　●无辅助：

　　○总功率（@1,000 W/m 2）：10 kW

　　○10 厘米（4 英寸）圆内 94% 的能量

　　○峰值：2,500太阳

　　●带反射二级：平均浓度 > 20,000 太阳

　　●二次折射：平均浓度 > 50,000 太阳

　　定日镜

　　●总面积：31.8 m2

　　●20 面71.1×111.8厘米

　　●背面镀银低铁 3 毫米玻璃

　　●斜率误差：0.5 mrad

　　○镜面反射

　　●太阳能加权反射率：95%

　　一次集中器

　　●25个六边形刻面，总长12.5 m 2

　　○762 毫米跨平面0.5 m 2

　　○球面反射镜的曲率半径为14.6m

　　○前表面紫外线增强铝

　　○斜率误差：0.2mrad

　　○镜面反射

　　○太阳能加权反射率：84%

　　○输送到目标的功率：10 kW @ 1,000 W/m 2直接法向辐照度

　　●目标距离中心面 7.01 m

　　●f/D = 1.85（D = 包围所有面的圆的直径）

　　●30° 离轴

　　●光束会聚角：约30°

　　●水平以下 6.9°

　　二次浓缩器

　　●反光的

　　○非成像复合抛物线

　　○接受角：14度

　　○入口直径：6 厘米

　　○出口直径：14.7 毫米

　　○截断到全高的 80%

　　○出口功率：3.5 kW

　　○平均通量浓度：21,000

　　○反射面为保护银

　　●CPV均质机

　　○截棱锥设计

　　○入口孔径：149.8 mm × 149.8 mm，长度 387 mm

　　○出口孔径：100.3 x 100.3 mm

　　○光圈强度：630 太阳

　　○均匀度：±5% 孔径

　　○交替二次（内冷）：147 × 148 mm 和 81 × 82 mm（强度和均匀度与上述大致相同）；

　　○两者都使用受保护的银色反射涂层

　　根据实验需要，可以使用备用的二次集中器配置。

　　XYZ表

　　●速度：可调 0–2 cm/s

　　●X（横向）行程：122 厘米

　　●Y（焦距）行程：183 厘米

　　●Z（垂直）行程：152±46 厘米

　　●标称焦点：离地面 152 厘米；小桌子高度 117 厘米

　　●精度：±0.05 毫米

　　●容量：180 千克悬臂式 61 厘米偏离中心

　　●挠度：容量时 6.4 毫米

　　●可通过 PC 编程

　　衰减器

　　●垂直对置的两板式设计或百叶窗式

　　●速度和加速度可调至 1 m/s 和 2 m/s 2

　　●行程时间：1.5-15 秒至全开或全关

　　●距离目标 1.78 m（通量：25 个太阳）；开口1.275 宽×1.320 m高

　　●可在手动或自动（来自数据采集系统）模式下操作

　　●可提供基于信号输入的通量控制，例如，直接辐射计输入用于恒定通量或热电偶输入用于恒温

　　快门

　　●快速作用：打开或关闭的行程时间约为 0.5 秒

　　●可编程到任何位置

　　●主动冷却

　　●距离目标 84 厘米

　　●可在手动或自动（来自数据采集系统）模式下操作

　　●可以通过 LabView 控制信号输入的快门（例如，热电偶）

　　数据采集

　　●NI LabVIEW 程序和硬件

　　●监测温度、太阳辐射 (W/m2 ) 和风速

　　●温度测量可与HFSF控制（快门、衰减器、百叶窗）相关联

　　●可用于研究设备控制

　　●40个K型热电偶的电流输入（待扩充）

　　●17个组件的模拟输入（待扩展）

　　●多功能配置以适应各种研究

　　其他功能

　　●转向镜将光束重定向到水平目标

　　○前表面铝镜

　　○太阳能加权反射率：92%

　　●实验规模和方向的灵活性

　　●宽范围的通量水平：10–2,000 W/cm2二次

　　●使用LaserCam 相机远程查看目标

　　●工作在 2–2.7 或 8–14 微米的高温计；温度高达 1,000°C 或 3,000°C

　　●带有四个 MKS 流量控制器的气体流量歧管系统，范围从 2,000 到 30,000 sccm

　　●实验区上方的排气罩

　　●钻床和手动工具

　　公用事业

　　●电气：120 V、208 V 和 208 V 3 相电源可用

　　●3 kVA Clary 和 1.5 kVA Liebart 不间断电源

　　●压缩机：7 scfm @120 psi

　　●水：提供城市水和去离子水

　　●冷却器：NESLAB HX750，>40,000 Btu/h @ 6 gpm 50% 丙二醇

　　●Thermo-Scientific化学罩