Введение к работе
і
-: "»
.-,._,,,.-Актуальность проблемы.Непрорывное увеличение потребления электроэнергии в народном хозяйстве, повышающиеся требования к охране окружающей среды, постепенное истощение источников органического топлива - нефти, каменного угля, газа, а также многие другие проблемы, связанные с энергетикой, заставляют искать новые,нетрадиционные источники энергии,отличающиеся экологической чистотой и возоб-новляемостью ресурсов.
Среди всех видов возобновляемых источников энергии наиболее крупным потенциалом обладает солнечная энергия. Освоение всего лишь одной тысячной доли процента,падающего на Землю солнечного излучения означало бы пятикратное увеличение современного энергопотребления.Вместе с тем,неравномерное поступление солнечного излучения по часам суток и времени года в зависимости от географических широт вызывает ряд проблем .
Практические работы по освоению солнечной энергии для производства электроэнергии и созданию экспериментальных и промышленных солнечных электрических станции (СЭС) ведутся в Испании, Италии, США, Франции, Японии, в странах Ближнего Востока, а также фирмами ФРГ в "солнечных" странах. В последние ІП...15 лет разработаны, построены и введены в эксплуатацию в названных странзх солнечные электростанции мощностью от 0.5 до 10 мВт.
В настоящее время наиболее перспективной признана СЭС сгшон-ного типа с термодинамическим ідалом преобразования солнечной энергии.В ней используется принцип предварительной концентрации первичного потока излучения.Первичное улавливание потока солнечного излучения осуществляется зеркальными гелиостатами , которые размещаются на определенном участке Земли вокруг башни
СЭС и направляют отраженные лучи на лучевоспринимащую поверхность солнечного парогенератора (СПГ), находящегося на вершине башни .
При эксплуатации СЭС встает необходимость постоянно удерживать высокую плотность отраженных солнечных лучей на лучевоспршимащем экране СПГ,которая зависит от отклонения отряженного потока от экрана. При совершенствовании конструкции гелиостатов необходимо учесть,что одним из факторов,вликюіцих на отклонение лучей являются деформации зеркал гелиостатов.Следуот отмотить.что до последнего времени не даны достаточно точные оценки отклонениям отраженного луча, вызванными деформациями отражателей гелиостатов.Это связано с трудностью расчетов, которые обусловлены сложностью пространственной конструкции гелиостата и дискретностью опирання зеркал (фацет)на его раму.При этом точных расчетов, определяющих деформированное состояние отражающей поверхности гелиостата при действии ветра и собственного веса конструкции при'различных углах прицеливания гелиостата на СПГ отсутствуют.Кроме того, совершенно не изучены "поведение" поля гелиостатов при обтекании потоком воздуха. Вопросы динамического воздействия ветровых нагрузок с гелиостатами также изучены недостаточно. '. ....
В соответствии с заданием ,02 программы 0.01.08 ГКНТ СССР
в различных научных организациях ведутся разработки гелиостатов и
проектирование зеркальных систем для перспективных СЭС.' В:связи с
этим исследование деформированных состояний отражателей солнечной.
влектростанции СЭС-5, работающей в Крыму с 1985. года,' и проведение
динамических расчетов представляется актуальным и практически
необходимым. .,';.....
Целью диссертационной работы является : - определение влияния деформации.отражающей.поверхности гелиостата
вызванных действием собственного веса конструкции и действием ветра, на отклонение отраженного потока излучения и получения оценок этих отклонений;
- нахождение оптимальных значений параметров конструкции отражателя
гелиостата на основе принципа минимума отклонения луча от
прицельной точки,вызванного деформациями фацет и гелиостата в
целом;
-- исследование влияния деформации отдельно фацеты и каркаса,а также при их совместной работе,на отклонение отраженного луча;
изучение основ динамики гелиостата и фацеты с определением
первых собственных частот и форм колебаний;
Научная новизна и практическая ценность работы состоит в следующем :
разработан программный модуль, опре делящий среднеквадратичное отклонение и деформированное состояние отражающей поверхности гелиостата при любом угле прицеливания от 0 до.90', при действии ветра и собственного веса при шарнирном и жестком опираний фацет;
* определены собственные частоты и соответствующие им формы собст
венных колебаний при жестком и шарнирном опираний фацет без учета
деформации каркаса гелиостата,а также частоты и формы собственных
колебаний отражателя гелиостата в целом;
определены оптимальные области расположения опор фацет на раму гелиостата и проверена рациональность расположения основных несущих балок каркаса с точки зрения минимума среднеквадратичных отклонений отраженного луча;
разработан программный модуль, опре делящий угол прицеливания всех 1606 гелиостатов на зеркальном поле СЭС-б в любой час и день года.
Достоверность результатов расчетов основывается на применении зовременннх апробированных методов расчета сооружений.
Апробация работы. Материал диссертации в целом и отдельные разделы докладывались на научно-технических конференциях МГМИ в I988-I99I гг.,на на Всесоюзном научном семинаре " Строительная механика конструкции" в 1990 г.,в отделе "Использование нетрадиционных источников энергии" Государственного научно-исследовательского энергетического института (ЭНИН) им. Г.М.Кржижановского, в конструкторско-технологическом бюро по отраслевому машиностроению НПО "Знергомаш" в 1991 г.
Внедрение результатов. Результаты деформационных и динамических расчетов, записанные на гибком диске (НГМД) для использования на компьютерах, совместимых с IBM Р0,а также разработанные программные модули будут переданы в институт ЭНИН и вышеуказанному конструктор-ско-технологическому бюро.
Разработанные программные модули могут быть использованы в ВЦ
СЭС-5 при отработке и анализе режимов работы оптической системы
СЭС. ;
Объем работы, диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 88 наименований и приложений, содержит 161 страницу машинописного текста, включая 22 таблицы и 58 рисунков.