نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• هادی برزویی ¹
• ابراهیم فولادوند ²
• سبحان شریفی آبدار ²

¹ گروه علوم مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار

² گروه فیزیک، دانشگاه زنجان، زنجان

چکیده

گرداور (کلکتور) خورشیدی یک ابزار اپتیکی برای تبدیل انرژی تابشی خورشید به انرژی گرمایی است. مشخصه‌یابی گرداور بخش مهمی از فرایند پیش‌ساخت است. برینه‌ای (قطاعی) از یک زیرلایۀ شلجمی‌گون از جنس فایبر گلاس تقویت شده به مساحت 0/8 متر مربع با روش قالب‌گیری ساخته شد. نمایۀ سه‌بعدی سطح زیرلایه به روش روبش (اسکن) اپتیکی اندازه‌گیری شد. در روبش اپتیکی ابری از نقاط سطح قطعه همراه با مختصات سه بعدی نقاط آن داده می‌شود. با داشتن این مختصات رویه­‌ای شلجمی به فاصلة کانونی 3000 میلی‌متر به ابر نقاط برازش داده شد. زیرلایۀ ساخته شده از فایبرگلاس با قطعۀ طراحی شده، 1/2 میلی‌متر (خطای ریشۀ میانگین مربعی) عمقی (عمودی) اختلاف داشت. با ‌اندازه‌گیری انحراف بردار عمود بر سطح رویه نسبت به سطح نامی (طراحی شده) شیب انحراف سطحی رویۀ ساخته شده ‌اندازه‌گیری شد. خطای شیب سطح بر حسب انحراف زاویه‌ای نسبت به سطح نامی مقدار 15/7± میلی‌رادیان به‌دست آمد. با کمک داده‌های سه‌بعدی روبشی، رخوارۀ شدت نور در کانون با روش مونت کارلو در محیط نرم افزار زیماکس شبیه‌سازی شد. در ادامه بر روی زیر لایۀ فایبرگلاس، یک رویۀ بازتابندۀ آینه‌ای چسبانیده شد تا نور خورشید را متمرکز کند. سپس توزیع دمایی در کانون آینه با دوربین گرمانگار اندازه‌گیری شد. بیشینه دمای 140 درجة سانتی‌گراد در رخوارۀ دمایی اندازه‌گیری شده با گرمانگار ثبت شد‏.

کلیدواژه‌ها

• انرژی گرما خورشیــدی
• متمرکز کنندۀ شلجمی
• آینۀ خورشیــدی
• خطای سطح
• روبش اپتیکی
• شبیه‌ســازی اپتیـکی
• دوربـین گرما‌نگار

موضوعات

• اپتیک و فوتونیک

عنوان مقاله [English]

Measurement of slope error of a solar dish facet substrate with the ‎optical scanning method and its impact on the light concentration

نویسندگان [English]

• Hadi Borzouei ¹
• Ebrahim Fooladvand ²
• Sobhan Sharifi Abdar ²

¹ 1. Department of Engeineering, Hakim Sabzevary University, Sabzevar, Iran

² 2. Department of Physics,University of Zanjan, Zanjan, Iran

چکیده [English]

Solar collectors are necessary optical devices for converting solar irradiation into heat. Their optical characteristics are necessary prior to construction. The construction error and the slope error of the surface mirror facet of a parabolic solar collector have been measured by the optical scanning method. The material of the mirror layer is reinforced fiberglass, which is designed and made by molding method and its approximate area is 0.8 square meters. In the optical scanning method, a structured light mechanism and off-axis imaging are used. In addition to the location of each point, the depth of that point is measured and a cloud is obtained from the surface points of the part. By fitting a parabolic procedure with a focal length of 3,000 millimeters (specified in the design file of the part), the vertical deviation of the measuring points (actual) on the part with the design file points (nominal) was determined. The Root Mean Square geometric difference from point to point of the constructed part compared to the designed part was approximately 1.2 mm. The effect of surface slope error was calculated in terms of the normal vector angular deviation of each point from the ideal surface and the amount of ±15.7 mrad angular deviations was calculated for this procedure. The cloud of points measured by the optical scan was inserted into the Zemax software environment and the focal intensity pattern obtained from this fiberglass procedure was simulated by the Monte Carlo method. Next, a thin layer of the mirror was stuck on the substrate. The temperature profile of the concentrated light on the focal area was measured on an iron plate receiver with a thermal camera and the maximum surface temperature of 140 ° C was recorded.

کلیدواژه‌ها [English]

• concentrated solar energy (CSE)
• solar parabolic dish
• optical scan
• surface error
• optical simulation
• thermograph camera