12-мa’ruza ekspluatsiya jarayonida quyosh energetikasi materiyallari degradatsiyasi Reja

2-rasm. Yassi nur yutgichi fokal tekislikda joylashgan paraboloid konsentrator sxemasi.

Quyosh nurlarini qaytaruvchi sirtining geometrik tuzilishiga ko‘ra

konsentratorlar paraboloid, parabolotsilindrik, ellipsotsilindrik va
konussimon bo‘lishi mumkin. Lekin, amalda paraboloid va
parabolotsilindrik shakldagi konsentratorlar ko‘proq qo‘llamga ega.
Ko‘zgular sirti nihoyatda silliqlangan va yupqa kumush yoki alyuminiy
qatlami bilan qoplangan shishadan, A95 markali sof alyuminiy va hatto
polimer materiallardan termik, mexanik va kimyoviy ishlov berish
yo‘li bilan tayyorlanadi. Bunday ko‘zgularning nur qaytarish
koeffitsiyenti ρ=0,85÷0,90 atrofida bo‘ladi.
Quyosh nurlanish konsentratorlarini undagi ko‘zgular soniga qarab bir ko‘zguli va ko‘p ko‘zguli turlarga ajratish mumkin. Bir ko‘zguli konsentratorlarni qo‘llanishiga xos optik sxemalar 2–rasmda ko‘rsatilgan. Ancha yuqori ishchi tamperaturani hosil qilish uchun mukammal texnika yordamida bevosita Quyoshning ko‘rinma harakati bo‘yicha siljib turuvchi bir ko‘zguli sxemalardan foydalanish talab etiladi. Bunday sxema fransuz olimlari tomonidan Jazoirda qurilgan 8,4 m diametrli “Geliodin” quyosh pechida qo‘llanilgan. a- sxemadan
foydalanganda konsentratorning nur qaytaruvchi sirtidan eng kata samara olinadi, ammo uni katta o‘lchamda tayyorlashda texnik chegaralanishlar mavjud. b - sxemada konsentrator o‘lchamlariga chegara qo‘yilmaydi, lekin bunda konsentratsiyalash darajasi past va konsentratorning qaytaruvchi sirtidan unumli foydalanib bo‘lmaydi. b - sxema prinsip jihatidan yaxshi ko‘rsatkich berishi mumkin, lekin bunda ham a- sxemadagi kabi gabaritga cheklovlar mavjud. Amalda u jamlangan nurlanishni umumiy qo‘zg‘almas nur yutgichga yo‘naltiruvchi
alohida konsentratorlardan iborat tizim sifatida yasaladi. g- sxema konsentratorni Quyoshning ko‘rinma harakati izidan ergashtiruvchi tayanch – burovchi moslamalarga zarurat yo‘qligi bilan eng maqbul konstruksiya hisoblanadi. Ammo, bu sxemada ishlovchi tizimda erishiladigan konsentratsiya darajasi past (3-5 atrofida ) bo‘lib, nurlar dog‘i nur yutgich sirti bo‘ylab siljib turadi. Bu tizimlar past
temperaturali quyosh qurilmalarining samaradorligini va eng asosiysi ulardagi ishchi temperaturani oshirishda (100⁰C gacha) asqotadi.

3-rasm

Tashqi o‘lchamlarga nisbatan cheklovlarni yo‘qotish va yuqori konsentratsiyalarni hosil qilish uchun ko‘p ko‘zguli optik sxemalar qo‘llaniladi. Bunday sxemalarning tipik bir misoli sifatida ikki ko‘zguli “Geliostat- paraboloid” tizimining optik sxemasi 3 – rasmda ko‘rsatilgan. Konsentratorlarni yaxlit va fatsetli turlarga ajratish mumkin. Yaxlit tipdagi konsentratorlarning quyosh nurlarini qaytaruvchi silliq sirti yaxlit holatda bo‘lib, uning barcha nuqtalaridan qaytuvchi nurlar nur yutgichning aniq bir geometrik sohasiga yo‘naladi. Ma’lumki, fokal tekislikda to‘planadigan energiyaning miqdori konsentratorni nur qaytaruvchi sirtining o‘lchamlariga bevosita bog‘liq bo‘ladi. Ko‘proq miqdordagi energiya to‘planishi uchun diametri kattaroq konsentratorlarni yasash talab etiladi. Lekin, katta diametrli yaxlit ko‘zgular yasash uchun ko‘p vaqt (elektr pechlarda bukilgan ko‘zgu optik va mexanik jihatdan pishiq bo‘lishi uchun bir necha oy davomida sekin sovutiladi) va mablag‘ni talab qiladi. Yaxlit konsentratorning o‘lchami kattalashib borgan sayin uni o‘rnatish va boshqarish qiyinlashadi, shamol ta’sirida zo‘riqishlar va deformatsiyalanishlar yuzaga keladi, ta’mirlash ishlari qiyin va qimmat kechadi.

5-расм. а) Quyosh oshxonasining sinovi (Moskvalik geliotexniklar Y.N.Malevskiy
va B.A. Garf. Toshkent. 1970 y.) b) Yig‘ilgan quyosh nurlari bilan o‘simlik
urug‘larini nurlantirish qurilmasi (O‘zFA FTI).

Fatsetli konsentratorlarda quyosh nurlarini yig‘uvchi sirt birqancha yaxlit sirtli kichik elementlardan (fatsetlardan) tashkil topadi. Bunda barcha fatsetlar quyosh nurlarini qaytarib nur yutgichning birta geometrik sohasiga yoki alohida fatset yoki fatsetlar guruhi nur yutgichning belgilangan turli geometrik sohalariga yo‘naltiradi.

Fatsetli konsentratorlarni yasashdagi asosiy qiyinchilik fatsetlarni to‘g‘ri joylashtirish va har bir fatsetni Quyoshga tomon yo‘naltirib, qaytgan nurni fokusga to‘g‘rilash- yustirovka etishdir. 1946 yilda G.M.Krjijanovskiy nomidagi Moskva energetika instituti ilmiy xodimi F.Molaro loyihasi asosida Toshkentdagi
konserva zavodi binosining tomida 10 metr diametrli paraboloid konsentrator ishga tushirildi. O‘z davrida o‘lchami va nurlarni to‘plash aniqligini yuqoriligi bo‘yicha dunyoda tengi bo‘lmagan ushbu quyosh nurlanishi konsentratorining asosi temir-beton bo‘lib, uning sirtiga ko‘p sondagi shisha ko‘zgu bo‘laklari yelimlangan edi. Qurilma fokusidagi temperatura 1000⁰C dan ortardi. Ammo, shisha ko‘zgu va
yelimlarning issiqlikdan chiziqli kengayish koeffitsiyentlari turlichaligi sababli ko‘zgularning temir-beton asosdan ko‘chishi va sinishi ro‘y berdi. Bunday kamchiliklarni e’tiborga olgan holda O‘zbekiston FA fizika-texnika institutida G‘.Y.Umarov rahbarligida 1960-1967 yillarda diametrlari 1,5, 2 va 5 metrdan bo‘lgan birnechta metall asosga ega fatsetli quyosh nurlanish konsentratorlari bunyod etildi va sinovdan o‘tkazildi (6- rasm).

6-rasm. Fatsetli quyosh kontsentratorlari(OzFA FTI)

Bu konsentratorlarda maxsus elektr pechlarda shishadan tayyorlangan doira, olti qirrali, trapetsiya va tasmasimon shakldagi fatsetlar o‘rnatilib, qiyosiy tajribalar o‘tkazildi. Bir xil sharoitda o‘tkazilgan tajribalar quyosh nurlari tushuvchi yuza bir xil (19,63 m² ) bo‘lgani holda, doira shaklidagi 60 dona fatset o‘rnatilib yasalgan 5 metr diametrli konsentratorning issiqlik quvvati 7,7 kVt va f.i.k. 0,69 ni,

xuddi shunday, lekin 6 qirrali fatsetlar o‘rnatilgan boshqa konsentratorning quvvati 9 kVt va f.i.k. 0,71 ni tashkil etishini ko‘rsatgan. Chunki, birinchi holda foydali sirt 14,25 m² ni, ikkinchisida esa 16,2 m² ni tashkil etgan. Demak, 6 qirra fatsetli konsentratorlar doiraviy fatsetli konsentratorlarga nisbatan texnologik va iqtisodiy
jihatdan afzalroqdir. Parabolik konsentratorlar quyosh nurlarini fokal tekislikda birnecha ming marta jamlash imkonini beradi. Ular alohida qurilma sifatida, shuningdek, birta iste’molchini ta’minlash uchun guruhlarga birlashgan holda qo‘llanilishi mumkin. Parabolik konsentrator alohida ishlaganida uning fokusida energiyani issiqlik dvigateliga (Stirling dvigateliga) uzatuvchi nur yutgich o‘rnatiladi. Kaliforniyada tushlik paytdagi quyosh radiatsiyasi sharoitida bunday qurilmaning f.i.k. 40 foizdan yuqori bo‘lishiga erishilgan. Bunday qurilmalarning
birlik quvvati konsentrator aperturasi diametriga bog‘liq. Hozirgi paytda tajribaviy qurilmalarda apertura diametri 15 metrgacha bo‘lgan konsentratorlar qo‘llanilmoqda. 800 Vt/m2 quyosh nurlanishi sharoitida bu qurilmalarning quvvati 50 kVt gacha yetmoqda. Bu qurilmalarga xos asosiy kamchilik shuki, ularni doimiy ravishda Quyoshning ko‘rinma harakatiga mos ravishda ikki koordinat bo‘yicha siljitish talab etiladi. Shu bilan birga Stirling dvigateli ancha murakkab mashina bo‘lib, unga xizmat ko‘rsatuvchilar yetarli malakaga ega bo‘lishlari kerak.
AQSH va Ispaniyada parabolik konsentratorli guruhlashtirilgan qurilmalar mavjud. Har bir parabolik konsentratorning fokal dog‘ida ichidan issiqlik tashuvchi modda oqib o‘tuvchi gelio nuryutgich o‘rnatilgan. Alohida paraboloidlar issiqlik tashuvchi bo‘yicha ketmaket va parallel ulangan. Qizigan va yig‘ilgan issiqlik tashuvchi modda issiqlikni bug‘-kuch siklining ishchi jismiga beradi. Guruh qurilmalarning samaradorligi yetarlicha yuqori, ammo, shu bilan birga paraboloidlarni fokuslash jarayonida ichidan issiqlik tashuvchi modda oquvchi quvurlarni ham siljishini ta’minlash bilan bog‘liq o‘ziga xos qiyinchiliklar mavjud. Kichik diametrli quyosh konsentratorlaridan suv va sut qaynatish, ovqat pishirish, kofe tayyorlash, sho‘r suvni bug‘latish yo‘li bilan chuchuk suv olish, o‘simlik urug‘larini impulsli nurlantirish (5- rasm) kabi ishlarda foydalanish mumkin bo‘lsa, katta diametrli konsentratorlar metallarni payvandlash, qiyin eruvchi moddalarni eritish va boshqa texnologik jarayonlarni amalga oshirish uchun yuqori temperaturali pech vazifasini bajaradi. Konsentratorlarni yasash uchun ko‘p miqdorda metall talab etiladiki, bu albatta uning vazni va narxiga o‘z ta’sirini ko‘rsatadi. Shu sababli ham nurlarni qaytaruvchi sirt sifatida metallashtirilgan lavsan plyonka va asos sifatida penoplast, penopolistirol, penopoliuretan kabi polimer materiallardan foydalanib konsentratorlar yaratishga e’tibor berilmoqda. O‘zFA fizika-texnika institutida metallashtirilgan polietilenterafitelat plyonkadan yasalgan 2 metr diametrli konsentratorning massasi boryo‘g‘i 3 kg bo‘lib, yoz kunlarida uning fokal tekisligida energiya zichligi 4,3 kVt/m² ga, temperatura esa 1700K ga yetadi. 1,5 - 2 m diametrli paraboloid konsentratorlardan choy qaynatish va ovqat pishirishda foydalanish mumkin. MCK-1 , MCK-3 , CFK-1 , KC-8 va O‘zFA fizika-texnika institutida yaratilgan QQ-7F kabi 93 “quyosh qozon” lari shular jumlasidandir. 6– rasmda QQ-7F tipidagi “quyosh qozoni” sxemasi keltirilgan. Qurilma metall asosga biriktirilgan va burish mexanizmi vositasida gorizontal va vertikal tekislik bo‘ylab siljiydigan 7 dona alyuminiy fatsetga ega (chizmada mexanizmlarning yaqqolroq ko‘rinishi uchun barcha fatsetlar ko‘rsatilmagan). Fatsetlarning yuzasi 1,72 m² (har biriniki 0,246 m² ) bo‘lib, ularning barchasi quyosh nurlarini qaytarib fokal tekislikda o‘rnatilgan qopqoqli idish tubiga yo‘naltiradi.




6-rasm. QQ-7F tipidagi “quyosh qozoni” sxemasi. 1- uch oyoqli taglik; 2- quyoshga
tomon burish mexanizmi; 3- idish tutqich moslama; 4- alyuminiy fatsetlar; 5- idish
(qozon, metall choynak, tova va h.k.).