96PARABOLOID QUYOSH KONSENTRATORI
Soxib Amonovich Temirov
Buxoro davlat tibbiyot instituti assistenti sohibamonovich@mail. ru
ANNOTATSIYA
Ushbu maqolada quyosh nurini yagona markazlashtirilgan nuqtaga to'playdigan paraboloid shaklidagi kontsentratorning geometrik dizayni ko'rib chiqiladi.
Kalit so'zlar: Parabola, paraboloid, quyosh kontsentratori, fokus masofasi, sirt, fokus masofasi o'lchami, oyna.
ABSTRACT
This article introduces the geometric design of a paraboloid-shaped concentrator that collects sunlight at a single focus point.
Keywords: Parabola, paraboloid, solar concentrator, focal length, surface, focal size, mirror.
KIRISH
Muqobil energiya manbalaridan keng foydalanish har bir mamlakatning ustuvor maqsadlari hamda energetika havfsizligi vazifalariga muvofiq keladi va energetika sohasining jadal rivojlanayotgan yo'nalishlaridan hisoblanadi. Kelajakda O'zbekiston Respublikasida energetik, ekologik, iqtisodiy xavfsizlikni ta'minlashda hamda energetika sohasini barqaror rivojlanishi uchun qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish, shak-shubhasiz zarurdir. Kelgusi avlodlar uchun tabiiy boyliklarni saqlab qolish va ekologiyani muhofaza qilishning zaruriy sharti qayta tiklanadigan va muqobil energiya manbalarini o'zlashtirish hisoblanadi.
Ushbu maqolada uy ro'zg'or ishlari uchun mo'ljallangan ayniqsa choy qaynatish yoki ko'p sonli bo'lmagan oilaga ovqat pishiradigan quyosh oshxonasi to'risida ma'lumotlar berilgan. qurilma paraboloid shakldagi konsentratordan iborat bo'lib u ko'p sonli ko'zgularlardan tashkil topgan. Quyosh konsentratorning asosi gipsdan (alebastr) yasalgan. Gips suvga aralashtirib qorilgandan so'ng 1-2 minut ichida qotib qolish xususiyatiga yega bo'lgan modda bo'lganligi sababli unga paraboloid shaklini hosil qilish uchun ishlatiladigan qolib sodda, yengil va harakatlantirishga qulayroq qilib metal plastinkadan kesib olindi. Buning uchun metall plastinkaga fokus masofasi 70
August, 2022
95
sm ga teng bo'lgan parabolaning chizmasi tushiriladi. Parabola chizmasi bo'yicha metall plastinkadan parabola shakldagi qolipni kesish jarayonida millimetr tartibda aniq ishlash talab etiladi, aks holda qolip talabga javob bermasligi mumkin.
ADABIYOTLAR TAHLILI VA METODOLOGIYA
Paraboloidning geometrik shakliga kelsak, biz avval uning dumaloq ekanligini (na elliptik, na giperbolik), ya'ni sferik paraboloidni o'z o'qi atrofida parabola aylanishi natijasida hosil bo'lishi mumkinligini aniqlaymiz. Qolgan yagona parametr fokus uzunligi bo'lib, u dumaloq paraboloidni parametrlarini belgilashga xizmat qiladi. Qanchalik keng yoki tor ekanligini belgilab beradi. Tahliliy dumaloq paraboloidni Dekard koordinatalari sistemasida tasvirlash mumkin, bu yerda f — fokus uzunligi yagona parametrdir.
x2+y2 = 4fz (1)
Yagona simmetriya o'qiga ega bo'lgan turli fokus uzunlikdagi turli parabolalarning chizmalarini ko'ramiz[1-rasm].
1-rasm: Turli fokus uzunlikdagi parabolalar garfigi
Taklif etilayotgan qurilma uy ro'zg'or ishlari uchun mo'ljallangan bo'lib ayniqsa choy qaynatish yoki ko'p sonli bo'lmagan oilaga ovqat pishirish maqsadida yaratildi.Qurilmaparaboloid shakldagi konsentratordan iborat bo'lib u gipsdan quyildi. Gips suvga aralashtirib qorilgandan so'ng 1-2 minut ichida qotib qolish xususiyatiga ega bolgan modda bolganligi sababli unga paraboloid shaklini hosil qilish uchun ishlatiladigan qolib sodda, yengil va harakatlantirishga qulayroq qilib metal plastinkadan kesib olindi. Markaziy F nuqta berilganda koordinatalari bilan parabola chizish tenglamasi bizga ma'lum.
(2)
y =
X
4/
August, 2022
96
X ning qiymatlari Y ning qiymatlariga mos qilib olinsa to'g'ri burchakli koordinatalar sistemasida X va Y qiymatlarining har bir juftlariga o'rinli nuqtalarni belgilash mimkin. Metall plastinkaga fokus masofasi 70 sm ga teng bo'lgan parabolaning chizmasi tushiriladi. Bu parabola quyidagi 2-rasmda keltirilgan.
0.3 /
\ /
y
10 -5 0 5 10
2-rasm. Fokus masofasi 70 smga teng bo'lgan parabola chizmasi.
Parbola chizishning bir necha usuli mavjud bolib ulardan bazilarini ko'rib chiqamiz. Faraz qilaylik M nuqta Lp parabola chizig'ida yotibdi. Bunda MF= MD. 3-rasm
z '
M Jrr
X
o
Q J
3-rasm. Parabola chizig'ini chizish jarayoni.
Parabola focus masofasini aniqlash tenglamasidan[7]
X2 = 4 f - Y (3)
yoki
x2 — 2p - Y (4)
Bunda, p=FQ, parabola fokus nuqtasidan o'tkazilgan standart chiziqqacha masofa; f — OF — p/ 2 , parabolaning focus masofasi; F -parabolaning markaziy nuqtasi; O - parabolaning uchi.
Markaziy nuqta bo'ylab to'g'ri chiziq va parabolaning uchi parabolaning asosiy o'qi hisoblanadi.
August, 2022
97
4-rasm: Paraboloidning kesishish doirasidagi burchakning tasviri
Kollektorning diafragma diametri 2 x0 = d qayerda ekanligini inobatga olgan holda (5) tenglama quyidagicha o'zgarishi mumkin:
tarnjr
d f
2--é2
av/
(6)
bu aylanish burchagi va diafragma diametrining fokus uzunligiga nisbati o'rtasidagi munosabatni anglatadi.
(6) tenglamani aylana burchagi funktsiyasi sifatida d-f nisbatini ifodalash uchun o'zgartirish mumkin:
d _ 4 , I 16
7 ~
+
+ 16
(7)
tan ip ' -J tan2 ip
Katta halqali burchagi bo'lgan oynaning sirt maydoni bir xil diametrga va kichikroq halqali burchakka ega oynaning sirt maydonidan kattaroqdir. Bu moddiy talabga va kollektorning og'irligiga ta'sir qiladi.
d2
A = -Tif2
3
(^éY-i) (8)
Bu yerda A-ko'zgu yuzasi maydoni
Reflektor quyidagi xususiyatlarni birlashtirishi kerak:
1. Yuzaning sirti: eng muhimi, reflektor juda samarali sirt bo'lishi kerak. Quyoshning spektral diapazonidagi oyna materiallari uchun odatda o'rtacha nur qaytarish qiymatlari orasida va bundan tashqari, qaytarish koeffitsienti yuqori bo'lishi kerak, ya'ni oyna sirtining yorug'lik hodisasi burchagidan tashqari burchakka tarqalmasdan aks ettirishi kerak. Yoritadigan sirt zanglamaydigan po'latdan yasalgan yoki alyuminiy yoki kumush bilan qoplangan shisha yoki plastik plyonkalar bo'lishi mumkin.
2. Iqlimga chidamlilik: kontsentrator va uning qoplamasi yuqori darajada aks ettirishni ta'minlash uchun tegishli joyda
August, 2022 Multidisciplinary Scientific Journal
98
joylashgan iqlim sharoitlariga chidamli bo'lishi kerak. Odatda iqlimiy o'zgarish omillari yuqori harorat o'zgarishlari, ayniqsa yuqori tez-tez kundalik o'zgarishlardir. Shuningdek, qum bo'ronlari omili bo'lishi mumkin. Materiallar va konstruktsiya haroratning o'zgarishiga va shamol va cho'kib ketadigan qumning mexanik ta'siriga qarshi turishi kerak.
3. Og'irligi: tashishga oson, nisbatan yengilroq va topish oson mahalliy materiallardan yasash.
Quyidagi materiallar ko'rsatilgan talablarni juda yaxshi birlashtiradi:
1. Yuzasini sirt bilan ta'minlashning oddiy imkoniyati, qaytarish koeffitsienti kattaroq bo'lgan metall, alyuminiy yoki zanglamaydigan po'latdir. Biroq, ushbu usulning asosiy kamchiliklari shundaki, iqlim o'zgarishlari va boshqa tasirlar tufayli aks ettirish qobiliyati tez pasayadi.
2. Yuzasini sirt bilan ta'minlashning yana bir variant - bu orqa tomondan qoplangan shisha nometalldan foydalanish. Qoplama odatda kumush yoki alyuminiydir (ichki oynalarga o'xshash). Shuni e'tiborga olish kerakki shisha qancha qalinlashsa qaytarish koeffitsienti kamayadi. Kumush quyosh spektri uchun har qanday metall sirtning eng yuqori qaytarish xususiyatiga ega. Kumush deyarli 98% nurni qaytarish xususiyatiga yetadi. Agar kumush oyna sirtiga qoplansa yorug'lik oynadan ikki marta o'tishi kerak, shunda taxminan 95% umumiy nurlanish ko'rsatkichiga erishiladi. Alyuminiy qoplamali nometall biroz pastroq aks ettirish xususiyatiga ega.
Shisha oynalar o'zgaruvchan ob-havo sharoitlariga juda chidamli, eng bardoshli sotiladigan kollektorlarda kumush shisha nometall ishlatiladi[18]. Shisha nometalllarning kamchiliklari nisbatan yuqori og'irlik va har xil berilgan shakllarga moslashuvchanligi yo'qligidir.
Agar parabola asosiy optik o'qi bo'ylab burulsa, bunda paraboloid hosil bo'ladi (4-rasm).
Plastinkaga parabola shakli tushirilganda so'ng manashu shakl bo'ylab plastinka qirqib olinadi. Qirqish jarayonida iloji boricha yengilroq va boshqarilishi qulay qirquvchi asbobdan foydalanish parabola shaklining aniq va sifatli chiqishini ta'minlaydi. Qolibning materialini esa yog'och va yana boshqalardan yasash mumkin. Plastinkadan yasalgan qolib 5-rasmda tasvirlangan.
August, 2022
5-rasm.Parabola shakldagi qolibning haqiqiy ko'rinishi. 1. Qolibning o'qi (parabola o'qi),
2.parabola shakli, 3. Qolibning tayanch qismi.
Qolib gorizontal tekislikda 5-rasmda ko'rsatilgan o'qi yordamida
magkamlandi. Gorizontal tekislikda o'z o'qi (1) atrofida aylantirilganda qolibning
parbola shakldagi qismi (2) gipsda paraboloid shaklini hosil qiladi [6-rasm].
Hosil bo'lgan paraboloidning fokus masofasi 70 sm ga teng. Gipsdan quyilgan paraboloid xona haroratida (20-300) yaxshilab quritildi. Aslini olganda qolib yasashning boshqa bir necha usullari mavjud. Hozirda yasalgan qolib paraboloidni gipsdan quyish uchun eng qulay bo'lgan qoliblardan biri bo'lib hisoblanadi.
Qurish jarayonida haroratni keskin oshirib yubormaslik kerak.Aks holda paraboloidning shakli o'zgarib qoladi. Qurigandan so'ng paraboloid yuzasi silliqlanib unga usti alyuminiy bilan qoplangan polietilen teraftalat (folga) qoplab chiqish maqsadida sirtiga bo'yoq surtiladi.
6-rasm.Gipsdan quyilgan paraboloid.
August, 2022
7-rasm.Yuzasi folga qoplamasi bilan qoplangan praboloidning korinishi.
Bo'yoq bilan qoplangan sohaga usti alyuminiy bilan qoplangan polietilen teraftalat (folga) juda yaxshi yopishadi. Yuzasi folga qoplamasi bilan qoplangan paraboloid 7-rasmda berilgan.
Folga bilan qoplangan paraboloidning natijalari unchalik yaxshi bo'lmaganligi sababli paraboloid yuzasi 5x5 sm o'lchamdagi mayda ko'gular bilan qoplandi. Ko'zgularning umumiy soni 256 ta. Bu ko'zgularga tushayotgan quyosh nuri har bir ko'zgudan qaytib konsentrator fokus masofasida joylashgan nur qabul qilgichda yig'iladi. Yuzasi mayda ko'xgular bilan qoplangan paraboloidning haqiqiy ko'rinishi 8-rasmda tasvirlangan.
8-rasm. Sirti 5x5 sm o'lchamdagi ko'zgular bilan qoplangan parboloidning haqiqiy ko'rinishi.
Quyosh yo'nalishi bo'ylab harakatlantirish maqsadida qurilmaga metal trubadan taglik yaratildi. Quyosh yo'nalishi bo'ylab olam tomonlariga qaratib harakatlantirish yanada qulay bo'lishi uchun taglikning uchta tayanch qismiga g'ildiraklar o'rnatilgan. O'rnatilgan g'ildiraklar qurilmani burish va boshqa uzoq bo'lmagan joylarga ko'chirish uchun xizmat qiladi. Qurilmaning paraboloid qismini gorizontalga nisbatan kerak bo'lgan burchakga og'dirish qulay bo'lishi uchun maxsus ozgartirgich o'rnatilgan. O'zgartirgichning ko'rinishi 9-rasmda keltirilgan.
August, 2022
101
9- rasm. Paraboloidni gorizontalga nisbatan vaziyatini ozgartirgich moslamaning
ko'rinishi
OLINGAN NATIJALARNING TAHLILI
Qurilmada 0,5 litr suvni qizdirib qaynaguncha ketgan vaqti va temperaturasining o'zgarish dinamikasi tahlil qilindi. Bu holda suv solingan idishning og'zi yopiq holda natija olindi.
11-rasm.Qurilmadagi 0,5 litr suv temperaturasining o'zgarish dinamikasi.
1. Natijalar olish va tahlil qilish uchun yaratilgan paraboloid quyosh oshxonasining yaratish texnologiyasi haqida malumotlar taqdim etildi. Qurilmani yasash jarayonda unga ishlatilgan xomashyolar haqida malum darajada malumotlar berilib takliflar kiritildi. Adabiyotlardan foydalanib qurilmani yaratish texnologiyasi haqida qo'shimcha ma'lumotlar keltirib o'tildi.
2. Yartilgan qurilmada tajribalar olib boorish jarayonida qurilmaning issiqlik texnikaviy parametrlari tahlil qilindi. 0,5 litr
August, 2022
102
suvning qaynaguncha ketgan vaqti va haroratining bog'lanish dinamikasi grafiklarda keltirilib tahlil qilindi.
3. Qurilmani yanada takomillashtirish va qishloq xo'jaligida qo'llashni yo'lga qo'yish uchun ishlab chiqarishni yo'lga qo'yish tafsiya etiladi.
REFERENCES
1. Темиров С. А., Тураев О. Г. ПОСТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОГО КОНЦЕНТРАТОРА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. - 2021. - С.
2. Темиров С. А. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПАРАБОЛОИДНОГО КОНЦЕНТРАТОРА //Academic research in educational sciences. - 2022. - Т. 3. -№. 7. - С. 353-357.
3. Авезов, А. Х. Численное моделирование трехмерных турбулентных струй реагирующих газов, вытекающих из сопла прямоугольной формы, на основе K-е-модели турбулентности / А. Х. Авезов, Т. Х. Жумаев, С. А. Темиров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 10 (90). — С. 1-6.
4. Захидов Р.А. Зеркальный системы концентрации лучистой энергии. Ташкент: Фан. 1986. -176
5. Zahidov R.A. Technology and testing of solar energy concentrating systems. Tashkent: 1978. 184 P.184.
6. R. Pavlovic, P. Stefanovic, Evangelos Bellos Design and Simulation of a Solar Dish Concentrator with Spiral-Coil Smooth Thermal Absorber
7. Клычев Ш.И., Мухитдинов М.М., Бахрамов С.А. Методика расчёта системы параболический концентра- тор трубчатый приёмник солнечных теплоэнергетических установок // Гелиотехника. - 2004. № 4. С. 50-55.
8. Klychev Sh.I., Zakhidov R.A., Bakhramov S.A., Dudko Yu.A., Khudoikulov A.Ya., Klychev Z.Sh., and Khudoiberdiev I.A. Parameter optimization for paraboloid-cylinder-receiver system of thermal power plants // Applied Solar Energy. Applied Solar Energy. 2009. Vol. 45. No. 4. P. 281-284.
9. Рыбаков А.О., Чебодаев А.В., Кулаков Н.В. Разработка лабораторного стенда по исследованию характеристик солнечного модуля и солнечной электростанции // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020.
10. А.Б.Гниленко и др. Моделирование кремниевого солнечного элемента с вертикальным p-n переходом. // Вщновлювана енергетика. 2013, №2, 34-44 сс.
12(81)
August, 2022
