| shogun |
2007-04-17 18:25 |
CPC學習筆記－初稿
花了好幾天時間，把CPC的大部分知識弄懂了。花了兩個半天時間把這些知識整理出來，希望對大家有幫助。有些概念還不是很清晰，文中難免有錯漏，請大家多多指教。 W-Of[X{<
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同時，搭貼求兩本書的電子版：《Nonimaging Optics》、《High Collection Nonimaging Optics》 04\Ta
以下是正文： j],& z^O$
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CPC學習筆記 1 ypjyu
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shogun@www.lslt888.com，E-mail：charmingglass008@163.com &#,v_B)a_E
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§1.1什么是CPC（Compound Parabolic Concetrator） k+txb?
CPC全名為復合拋物面聚光器。CPC及其多種變型廣泛應(yīng)用于太陽能系統(tǒng)中。CPC將光能量采集到焦平面，焦平面的吸收體吸收光能并轉(zhuǎn)化為可儲存的熱能、電能等。 D(@SnI+
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§1.2拋物線方程（Parabolic Function） wRi~Yb?
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[attachment=7812] PL!tk^;6-
如圖1.1，拋物線的極坐標方程為： `&,_xUA
ρ=2f/(1+cosθ （1.1） NYwGK|
則拋物面的半口徑R為： ]:!8 s\#
R=ρsinθ （1.2） pLo;#e8'f
對于一束平行光，經(jīng)理想拋物面反射后總能匯集到焦點。若將光源置于焦點位置，根據(jù)光路可逆性，從拋物面出來的是比較完美的平行光。拋物面的這個特性使它被廣泛應(yīng)用在各種照明系統(tǒng)中。 ec1Fg0Fa
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仔細分析，我們可以發(fā)現(xiàn)： Vy r]
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AC+CF=BD+DF （1.3） l]>!`'sJL
A、B為平行光束與平行光束垂直面m的交點。 {[lx!QF 8&
事實上，拋物線即是從平行光出發(fā)點到焦點光程相等點的軌跡的集合。后文的string method將用到這一概念。 2_I+m Q
在圖1.1中，假設(shè)f=8mm，θ=135°，則R＝ρsinθ=38.6mm。 QU%N*bFW%P
§1.3邊緣光線原理（Edge-Ray Principle） 9JXhHAxD
對聚光器經(jīng)常采用邊緣光線法進行分析。邊緣光線即是以最大入射角入射于聚光器邊緣，并被反射器反射一次后出射在接收器（吸收面）邊緣的光線。 BiE$mM
§1.3.1聚光比（Concentration Ratio） > XZg@?Iw
對于一個聚光器，我們定義聚光比為： Sy:K:Z|[U
C＝Aentry/Aexit （1.4） fGo_NB
Aentry為入射光束的截面積，Aexit 為出射光束的截面積；C越大，聚光效果越好。讀者可以自行計算圖1.2中聚光器的C值。（見式1.5） *.,8,e8Vq
§1.3.2接收角（Acceptance Angle） 3U>S]#5}
如圖1.2，接收角定義為邊緣光線被反射器反射一次后出射在接收器邊緣時（仍在出射面內(nèi)）入射光線與垂直方向的夾角θmax。 `43vxcMg
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[attachment=7813] 4a1BGNI%SW
§1.3.3拉線法（String Method）分析拋物線軌跡 Q>V?w gZ
如圖1.2，將一根圓桿（rod）與水平面成θmax角放置于聚光器入射端。圓桿上有一個圓環(huán)，圓環(huán)上系有細線（string），細線的一端系于焦點d。將細線拉直，并保證垂直于圓桿，圓環(huán)從A走到C，細線另一頭a走過的軌跡即為拋物線。顯而易見，Aa+ad=Bb+bd=Cc+cd。 I,w^ ?o
[e1\ A&T
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圖1.2是拉線法的最簡單示意。在Solar Energy System中，不同的吸收面（如Cylindrical Absorber）都可以用string method來顯示反射面的軌跡。這種軌跡可能是漸開線與拋物線的結(jié)合。 z(jU|va{_1
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§1.4拋物面的傾斜（Tilt of Parabolic） PXR0
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