CC BY
34
Computational nanotechnology Т. 6, № 2,2019 ISSN 2313-223X
05.14.08
ЭНЕРГОУСТАНОВКИ
НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ВИДОВ ЭНЕРГИИ
DOI: 10.33693/2313-223X-2019-6-2-141-150
БОЛЬШАЯ СОЛНЕЧНАЯ ПЕЧЬ
Рахимов Рустам Хакимович, доктор технических наук, зав. лабораторией № 1 Института материаловедения Академии наук Республики Узбекистан. Ташкент, Узбекистан. E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье приводится описание большой солнечной печи (Паркент, Узбекистан) и ее возможности.
Ключевые слова: Солнце, гелиокомплекс, концентратор, гелиостат, технологическая башня, параболоид.
Большая Солнечная Печь (БСП) мощностью 700 киловатт, расположена в горах недалеко от Ташкента. Большая Солнечная Печь представляет собой сложный оптико-механический комплекс с автоматическими системами управления, состоящий из гелиостатного поля и параболоидного
концентратора, формирующих в фокальной зоне концентратора стационарный поток энергии высокой плотности. Площадь отражающей поверхности гелиостатного поля -3020 м2, концентратора - 1840 м2.
Общий вид гелиокомплекса
Гелиокомплекс расположен в 50 км от Ташкента, в Пар-кентском районе, в поселке Чанги в предгорьях Тянь-Шаня на высоте 1100 метров над уровнем моря. Его строительство заняло не так много времени, учитывая грандиозность и высокую точность установки - в период с 1981 по 1987 г. Место для строительства выбиралось очень тщательно: во-первых, должно было быть достаточно много солнечных дней в году,
во-вторых, воздух должен быть с минимальным содержанием пыли, в-третьих, весь комплекс расположен на едином скальном массиве, чтобы не нарушалась юстировка и точность, особенно при сейсмических колебаниях.
Гелиокомплекс состоит из 4 основных структурных подразделений: гелиостатное поле, концентратор, технологическая башня и главный корпус.
ЭНЕРГЕТИКА
05.14.00 05.14.08
Гелиостатное поле
05.14.08
Гелиостатное поле
Гелиостатное поле состоит из 62 гелиостатов, размещенных в шахматном порядке (для уменьшения затенения) на пологом склоне горы напротив концентратора.
Каждый гелиостат размером 7,5 х 6,5 м состоит из 195 плоских зеркальных элементов.
Отражающая площадь гелиостатного поля равна 3022 м2.
Перед каждым гелиостатом установлен датчик слежения за лучом. Датчики автоматически корректируют положение каждого гелиостата в соответствии с движением солнца. Каждый гелиостат может поворачиваться как по вертикали, так и по горизонтали.
Размер отдельной фацеты - 50 х 50 см.
Отражающий слой фацеты образован вакуумным напылением алюминия с тыльной стороны и защищен акриловой краской.
Нетрудно подсчитать, что всего на гелиостатном поле используется 12 090 зеркал.
Понятно, что управление таким количеством гелиостатов, да еще когда постоянно меняется положение Солнца в ручном режиме, абсолютно невозможно. В связи с этим, управление зеркалами полностью автоматизировано и используются готовые программы на каждый день, учитывающие положение солнца на небе. И это осуществляется не только по контролю датчиков, следящих за изменением положения Солнца, но и по программе, учитывающей каким должно быть положение каждого гелиостата на данный момент времени. Связанно это с тем, что если по какой-то причине солнечный луч перекроется, например, из-за облаков, то гелиостаты должны все равно занять именно то положение, которое заняли бы, если солнечный свет попадал бы. Иначе, когда солнечный свет снова попадет на гелиостаты, лучи соберутся не в фокусе и могут попасть на какой-нибудь другой объект, например, на стенку технологической башни. Это приведет к моментальному ее повреждению.
Гелиостаты направляют солнечный свет параллельно оптической оси гелиоконцентратора. Его форма соответствует параболоиду вращения. Площадь концентратора составляет 1840 м2. Размер «зеркала» концентратора - 47 х 54 м. Фокусное расстояние концентратора 18 м. В концентраторе используется 10 700 зеркал, которые собраны в 214 блоков, размером 4,5 х 2,25 м, по 50 зеркал в каждом.
Концентратор установлен неподвижно и ориентирован в направлении север-юг.
Гелиостаты расположены в шахматном порядке
Вид на блок зеркал с тыльной стороны
Гелиостатное поле зимой
ISSN 2313-223X
Поток солнечной энергии, направленный гелиостатами, отражается от зеркальной параболической поверхности концентратора и 80% световой энергии фокусируется в одну точку на технологической башне, диаметром 40 см.
По центру параболической поверхности концентратора, на высоте 6 этажа, располагается пирометрическая лаборатория, откуда управляют работой печи.
Вес металлических конструкций концентратора -200 тыс. т. На самый верх (12 этаж) ходит грузопассажирский лифт.
На верхней отметке концентратора расположена смотровая площадка. Внизу расположен поселок Солнце, с многоэтажными домами для сотрудников института.
Еще выше красные визирные метки для юстировки всех 62 гелиостатов.
Преимущество солнечных печей состоит в мгновенном достижении высокой температуры, позволяющей получать чистые материалы без примесей (в том числе благодаря чистоте горного воздуха). Поэтому получаемые в ней материалы характеризуются крайне высокой чистотой и отсутствием примесей.
Главным отличие свойств материалов, получаемых в солнечной печи, наряду с чистотой, является то, что под
действием мощного потока фотонов с широким набором энергий, при взаимодействии с веществом реализуются все возможные метастабильные состояния проходят все термо-и фотохимические реакции, возможные в этом диапазоне энергий. Никакой другой способ не дает возможности получать с такими уникальными свойствами, как с синтезированные под воздействие концентрированного солнечного излучения. Использование таких материалов позволило выйти на принципиально новый уровень во многих сферах и отраслях. Это медицина, синтез материалов с комплексом заданных свойств, высокотемпературные материалы, материалы с высокой термостойкостью и механической прочностью, химически стойкие материалы, материалы для спецоптики и др.
Вторым важным аспектом БСП, является имитация светового излучения ядерного взрыва, что позволяет проводить исследование устойчивости различных объектов к экстремальным потокам энергии.
Кроме того, возможно проводить испытания элементов летательных аппаратов при вхождении в атмосферу или при полете в зоне сверхзвуковых скоростей. Как известно, в этих условиях происходит нагрев аппаратов до очень высокой температуры.
ЭНЕРГЕТИКА
05.14.00 05.14.08
Рахимов Р.Х. Выводы
В настоящее время в Институте материаловедения АН РУз занимаются научно-техническими разработками в области разработки материалов с уникальными свойствами, преобразования солнечной энергии, теорией твердого тела, изучением взаимодействия излучения с веществом.
Также здесь проводили испытания обшивки космических аппаратов и военной техники, а сейчас на базе института создана производственная линия керамических изделий, на основе материалов, синтезированных в БСП.
Также разрабатываются устройства на основе этих материалов, позволяющих выйти на новый уровень во многих отраслях.
Установлено сотрудничество со многими странами: Россией, Германией, Китаем, Кореей, Малайзией, Сингапуром, Вьетнамом, Таиландом, Белоруссией, Индией, Казахстаном, Грузией, Киргизией, Арабскими Эмиратами и др.
Уникальная техническая база комплекса «Физика-Солнце» позволяет проводить многоцелевые наблюдения за Солнцем и заниматься теоретическими, экспериментальными исследованиями и технологическими разработками. С некоторыми из них можно ознакомиться в приведенных ниже работах.
Литература
1. Абдурахманов А.А., Рахимов Р.Х., Маматкосимов М.А., Кучка-ров А.А. Методика расчета геометрических и энергетических параметров фокального пятна от отдельных зон концентратора со сложной конфигурацией миделя // Comp. nanotechnol. 2019. № 1. С. 69-74.
2. Rakhimov R.Kh., Hasanov R.Z., Yermakov V.P. Comparative frequency characteristics of vibrations generated by the functional ceramics and cavitation generator // Comp. nanotechnol. 2018. № 4. Р. 57-70.
3. Rakhimov R.Kh. Development of highly efficient equipment based on functional ceramics synthesized in a solar furnace with a capacity of 1 mw // Comp. nanotechnol. 2018. № 3. Р. 91-100.
4. Rakhimov R.Kh., Yermakov V.P., Rakhimov M.R., Yuldashev N.H., Ismailov K., Hatamov S.O. Features of synthesis of functional ceramics with a complex of the set properties by a radiation method. Part 3 // Comp. nanotechnol. 2018. № 2. Р. 76-82.
5. Рахимов Р.Х., Умаралиев Н., Джалилов М.Л. Колебания двухслойных пластин постоянной толщины // Comp. nanotechnol. 2018. № 2. С. 52-67.
6. Рахимов Р.Х., Умаралиев Н., Джалилов М.Л., Максудов А.У. Регрессионные модели для прогнозирования землетрясений // Comp. nanotechnol. 2018. № 2. С. 40-45.
7. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П. Применение функциональной керамики для сушки красок, полимеризации высокомолекулярных соединений и вулканизации резин // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. С. 60-62.
8. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П. Определение максимальной излуча-тельной способности керамик в зависимости от концентрации связующего // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. С. 36-40.
9. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П., Рахимов М.Р. Фононный механизм преобразования в керамических материалах // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. С. 21-35.
10. Рахимов Р.Х., Хасанов Р.З., Ермаков В.П. Частотные характеристики генератора резонансных колебаний // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. С. 6-13.
11. Рахимов Р.Х. Функциональная керамика и области ее применения. Новый взгляд на старые болезни. Ч. 1: Сахарный диабет, ожирение, гипертония // Comp. nanotechnol. 2017. № 3. С. 64-90.
12. Рахимов Р.Х., Тихонова Н.Н. Результаты экспериментальных исследований излучателей на основе функциональной керамики серии К // Comp. nanotechnol. 2017. № 3. С. 59-63.
13. Рахимов Р.Х., Рашидов Х.К., Рашидов Ж.Х. Инновационные подходы в гидрометаллургических технологиях переработки минерального сырья // Comp. nanotechnol. 2017. № 2. С. 89-93.
14. Rakhimov R. Kh., Tikhonova N. N. Resonance therapy. Ceramic materials and methods of their application in medicine // Comp. nano-technol 2017. № 1. Р. 75-134.
15. Рахимов Р.Х. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 8: Основы теории резонансной терапии по методу Р. Рахимова (метод «INFRA R») // Comp. nanotechnol. 2016. № 4. С. 32-135.
16. Rakhimov R.Kh., Saidov M.S. Development of ceramic coatings and application of their infrared radiation // Comp. nanotechnol. 2016. № 4. Р. 6-9.
17. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П., Рахимов М.Р., Рашидов Х.К., Лати-пов Р.Н., Рашидов Ж.Х. Обеспечение безопасности хранения серной кислоты // Comp. nanotechnol. 2016. № 3. С. 183-195.
18. Рахимов Р.Х. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 7: Природа электромагнитного излучения // Comp. nanotechnol. 2016. № 3. С. 35-182.
19. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П., Рахимов М.Р., Латипов Р.Н. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 6 // Comp. nanotechnol. 2016. № 3. С. 6-34.
20. Рахимов Р.Х., Рискиев Т. Т., Ермаков В.П., Латипов Р.Н. Возможность применения функциональной керамики для синтеза комплексных соединений // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. С. 129-131.
21. Абдурахманов А.А., Кучкаров А.А., Маматкосимов М.А., Соби-ров Ю.Б., Абдумуминов А.А., Рахимов Р.Х. Разработка методики и стенда для определения срока службы материалов и изделий к солнечному лучистому потоку // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. С. 94-100.
22. Рахимов Р.Х., Саидов М.С., Ермаков В.П. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 5: Механизм генерации импульсов функциональной керамикой // Comp. nanotechnol 2016. № 2. С. 81-93.
23. Рахимов Р.Х., Рашидов Х.К., Ермаков В.П., Егамедиев С., Ра-шидов Ж.Х. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 4 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. С. 77-80.
24. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П., Рахимов М.Р., Юлдашев Н.Х., Исмо-илов К., Хатамов С.О. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 3 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. С. 66-76.
25. Рахимов Р.Х. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 2 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. С. 28-65.
26. Рахимов Р.Х. Особенности синтеза функциональной керамики с комплексом заданных свойств радиационным методом. Ч. 1 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. С. 9-27.
27. Рахимов Р.Х., Рашидов Х. К., Ермаков В.П., Рашидов Ж.Х., Алла-бергенов Р.Ж. Ресурсосберегающая, энергоэффективная технология получения глинозема из вторичных каолинов ангренского месторождения // Comp. nanotechnol. 2016. № 1. С. 45-51.
28. Рахимов Р.Х., Ермаков В.П. Возможности применения керамических материалов в энерго- и ресурсосбережении // Comp. nanotechnol 2016. № 1. С. 35-39.
29. Рахимов Р.Х. Синтез функциональной керамики на БСП и разработки на ее основе // Comp. nanotechnol. 2015. № 3. С. 11-25.
POWER
05.14.00
DOI: 10.33693/2313-223X-2019-6-2-141-150
A BIG SOLAR OVEN
Rakhimov Rustam Khakimovich, doctor of technical Sciences, head of laboratory № 1. Institute of materials science Uzbekistan Academy of sciences. Taschkent, Uzbekistan. E-mail: [email protected]
Abstract. The article describes a large solar furnace (Parkent, Uzbekistan) and its capabilities.
Key words: Sun, heliconias, concentrator, heliostat, technology tower, a paraboloid.
Reference list
1. Abdurahmanov A.A., Rahimov R.H., Mamatkosimov M.A., Kuch-karov A.A. Method of calculating the geometric and energy parameters of the focal spot from the individual zones of the hub with a complex mid-center configuration // Comp. nanotechnol. 2019. № 1. P. 69-74.
2. Rakhimov R.Kh., Hasanov R.Z., Yermakov VP. Comparative frequency characteristics of vibrations generated by the functional ceramics and cavitation generator // Comp. nanotechnol. 2018. № 4. Р. 57-70.
3. Rakhimov R.Kh. Development of highly efficient equipment based on functional ceramics synthesized in a solar furnace with a capacity of 1 mw // Comp. nanotechnol. 2018. № 3. Р. 91-100.
4. Rakhimov R.Kh., Yermakov V P., Rakhimov M.R., Yuldashev N.H., Ismailov K., Hatamov S.O. Features of synthesis of functional ceramics with a complex of the set properties by a radiation method. Part 3 // Comp. nanotechnol. 2018. № 2. Р. 76-82.
5. Rahimov R.H., Umaraliev N., Dzhalilov M.L. Oscillations of double-layer plates of constant thickness // Comp. nanotechnol. 2018. № 2. P. 52-67.
6. Rahimov R.H., Umaraliev N., Dzhalilov M.L. Regression models for earthquake prediction // Comp. nanotechnol. 2018. № 2. P. 40-45.
7. Rahimov R.H., Ermakov V P. The use of functional ceramics for drying paints, the polymerization of high-molecular compounds and the vulcanization of rubber // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. P. 60-62.
8. Rahimov R.H., Ermakov V P. Determination of the maximum emis-sivity of ceramics depending on the concentration of the binder // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. P. 36-40.
9. Rahimov R.H., Ermakov V P., Rahimov M.R. Phonon transformation mechanism in ceramic materials // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. P. 21-35.
10. Rahimov R. H., Hasanov R.Z., Ermakov VP. The frequency characteristics of the resonant oscillator // Comp. nanotechnol. 2017. № 4. P. 6-13.
11. Rahimov R. H. Functional ceramics and areas of its application. A new look at old diseases. Part 1: Diabetes, obesity, hypertension // Comp. nanotechnol. 2017. № 3. P. 64-90.
12. Rahimov R. H., Tihonova N. N. The results of experimental studies of emitters based on functional ceramics of the K series // Comp. nanotechnol. 2017. № 3. P. 59-63.
13. Rahimov R.H., Rashidov H.K., Rashidov Zh.H. Innovative approaches in hydrometallurgical technologies of mineral processing // Comp. nanotechnol. 2017. № 2. S. 89-93.
14. Rakhimov R. Kh., Tikhonova N. N. Resonance therapy. Ceramic materials and methods of their application in medicine // Comp. nano-technol 2017. № 1. Р. 75-134.
15. Rahimov R H. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 8: Fundamentals of the theory of resonant therapy according to the method of R. Rakhimov (method "INFRA R") // Comp. nanotechnol. 2016. № 4. P. 32-135.
16. Rakhimov R.Kh., Saidov M.S. Development of ceramic coatings and application of their infrared radiation // Comp. nanotechnol 2016. № 4. Р. 6-9.
17. Rahimov R.H., Ermakov V P., Rahimov M.R., Rashidov H.K., Lati-pov R.N., Rashidov Zh.H. Ensuring the safety of storage of sulfuric acid // Comp. nanotechnol. 2016. № 3. P. 183-195.
18. Rahimov R H. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 7: The nature of electromagnetic radiation // Comp. nanotechnol. 2016. № 3. P. 35-182.
19. Rahimov R.H., Ermakov V P., Rahimov M.R., Latipov R.N. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 6 // Comp. nanotechnol. 2016. № 3. P. 6-34.
20. Rahimov R.H., Riskiev TT., Ermakov V P., Latipov R.N. The possibility of using functional ceramics for the synthesis of complex compounds // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. P. 129-131.
21. Abdurahmanov A A., Kuchkarov A A., Mamatkosimov M A., Sobi-rov Yu.B., Abdumuminov A.A., Rahimov R.H. Development of methods and stand for determining the service life of materials and products to the solar flux // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. P. 94-100.
22. Rahimov R.H., Saidov M.S., Ermakov V P. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 5: The mechanism of generation of pulses by functional ceramics // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. P. 81-93.
23. Rahimov R.H., Rashidov H.K., Ermakov VP., Egamediev S., Rashidov Zh.H. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 4 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. P. 77-80.
24. Rahimov R.H., Ermakov VP., Rahimov M.R., Yuldashev N.H., Ismoi-lov K., Hatamov S. O. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 3 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. P. 66-76.
25. Rahimov R.H. Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 2 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. P. 28-65.
26. Rahimov R H Features of the synthesis of functional ceramics with a set of specified properties by the radiation method. Part 1 // Comp. nanotechnol. 2016. № 2. P. 9-27.
27. Rahimov R.H., Rashidov H.K., Ermakov V P., Rashidov Zh.H., Al-labergenov R.Zh. Resource-saving, energy-efficient technology for producing alumina from secondary kaolin from the Angren deposit // Comp. nanotechnol. 2016. № 1. P. 45-51.
28. Rahimov R.H., Ermakov V P. The possibility of using ceramic materials in energy and resource saving // Comp. nanotechnol. 2016. № 1. P. 35-39.
29. Rahimov R.H. Synthesis of functional ceramics on BSP and developments based on it // Comp. nanotechnol. 2015. № 3. P. 11-25.
