超高能量密度光熱模擬太陽光模擬器

高通量密度太陽能爐和太陽能模擬器產(chǎn)生高度集中的太陽能和人造光，用于新技術(shù)和新材料的研究和測試。這使研究人員能夠進行氫氣生產(chǎn)實驗、太陽能熱電廠接收器組件的測試以及空間設(shè)計材料的輻照測試。

高通量密度太陽能爐和氙氣大功率聚光燈用于產(chǎn)生高達每平方米 5 兆瓦的輻照度和超過 2000 攝氏度的溫度。

聚光測試太空新材料

高通量密度太陽能爐可以測試太陽能過程工程和太陽能發(fā)電廠的實驗。有實驗證明了可以使用集中的陽光生產(chǎn)氫氣。研究人員通過測試它們的溫度和抗沖擊性來研究用于塔式發(fā)電廠的陶瓷接收器元件。

空間研究是另一個應用領(lǐng)域。該材料在高真空條件下暴露于高度集中的太陽輻射，類似于在太空中遇到的情況。對材料和組件進行認證級別的測試完善了太陽能爐提供的服務(wù)范圍。大型設(shè)施中的設(shè)備滿足在穩(wěn)定條件下進行持續(xù)數(shù)月直至輻照的所有短持續(xù)時間實驗的要求。

目標/圖像

●焦點位于地面上方 152.4 厘米處

●使用 XYZ 桌面時：焦點必須在桌面上方 35 厘米處

●帶旋轉(zhuǎn)鏡：焦點距離地面 106.7 厘米

●無輔助：

○總功率（@1,000 W/m ²）：10 kW

○10 厘米（4 英寸）圓內(nèi) 94% 的能量

○峰值：2,500太陽

●帶反射二級：平均濃度 > 20,000 太陽

●二次折射：平均濃度 > 50,000 太陽

定日鏡

●總面積：31.8 m²

●20 面71.1×111.8厘米

●背面鍍銀低鐵 3 毫米玻璃

●斜率誤差為：0.5 mrad

○鏡面反射

●太陽能加權(quán)反射率：95%

一次集中器

●25個六邊形刻面，總長12.5 m ²

○762 毫米跨平面0.5 m ²

○球面反射鏡的曲率半徑為14.6m

○前表面紫外線增強鋁

○斜率誤差為：0.2mrad

○鏡面反射

○太陽能加權(quán)反射率：84%

○輸送到目標的功率：10 kW @ 1,000 W/m ²直接法向輻照度

●目標距離中心面 7.01 m

●f/D = 1.85（D = 包圍所有面的圓的直徑）

●30° 離軸

●光束會聚角：約30°

●水平以下 6.9°

二次濃縮器

●反光的

○非成像復合拋物線

○接受角：14度

○入口直徑：6 厘米

○出口直徑：14.7 毫米

○截斷到全高的 80%

○出口功率：3.5 kW

○平均通量濃度：21,000

○反射面為保護銀

●CPV均質(zhì)機

○截棱錐設(shè)計

○入口孔徑：149.8 mm × 149.8 mm，長度 387 mm

○出口孔徑：100.3 x 100.3 mm

○光圈強度：630 太陽

○均勻度：±5% 孔徑

○交替二次（內(nèi)冷）：147 × 148 mm 和 81 × 82 mm（強度和均勻度與上述大致相同）；兩○者都使用受保護的銀色反射涂層

根據(jù)實驗需要，可以使用備用的二次集中器配置。

超高能量密度光熱模擬太陽光模擬器

XYZ表

●速度：可調(diào) 0–2 cm/s

●X（橫向）行程：122 厘米

●Y（焦距）行程：183 厘米

●Z（垂直）行程：152±46 厘米

●標稱焦點：離地面 152 厘米；小桌子高度 117 厘米

●精度：±0.05 毫米

●容量：180 千克懸臂式 61 厘米偏離中心

●撓度：容量時 6.4 毫米

●可通過 PC 編程

衰減器

●垂直對置的兩板式設(shè)計或百葉窗式

●速度和加速度可調(diào)至 1 m/s 和 2 m/s ²

●行程時間：1.5-15 秒至全開或全關(guān)

●距離目標 1.78 m（通量：25 個太陽）；開口1.275 寬×1.320 m高

●可在手動或自動（來自數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）模式下操作

●可提供基于信號輸入的通量控制，例如，直接輻射計輸入用于恒定通量或熱電偶輸入用于恒溫

快門

●快速作用：打開或關(guān)閉的行程時間約為 0.5 秒

●可編程到任何位置

●主動冷卻

●距離目標 84 厘米

●可在手動或自動（來自數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）模式下操作

●可以通過 LabView 控制信號輸入的快門（例如，熱電偶）

數(shù)據(jù)采集

●NI LabVIEW 程序和硬件

●監(jiān)測溫度、太陽輻射 (W/m² ) 和風速

●溫度測量可與HFSF控制（快門、衰減器、百葉窗）相關(guān)聯(lián)

●可用于研究設(shè)備控制

●40個K型熱電偶的電流輸入（待擴充）

●17個組件的模擬輸入（待擴展）

●多功能配置以適應各種研究

其他功能

●轉(zhuǎn)向鏡將光束重定向到水平目標

○前表面鋁鏡

○太陽能加權(quán)反射率：92%

●實驗規(guī)模和方向的靈活性

●寬范圍的通量水平：10–2,000 W/cm²二次

●使用LaserCam 相機遠程查看目標

●工作在 2–2.7 或 8–14 微米的高溫計；溫度高達 1,000°C 或 3,000°C

●帶有四個 MKS 流量控制器的氣體流量歧管系統(tǒng)，范圍從 2,000 到 30,000 sccm

●實驗區(qū)上方的排氣罩

●鉆床和手動工具

公用事業(yè)

●電氣：120 V、208 V 和 208 V 3 相電源可用

●3 kVA Clary 和 1.5 kVA Liebart 不間斷電源

●壓縮機：7 scfm @120 psi

●水：提供城市水和去離子水

●冷卻器：NESLAB HX750，>40,000 Btu/h @ 6 gpm 50% 丙二醇

●Thermo-Scientific化學罩