超高能量密度太陽能光熱模擬器

高通量密度太陽能爐和太陽能模擬器產生高度集中的太陽能和人造光◕✘·▩₪，用於新技術和新材料的研究和測試↟◕·。這使研究人員能夠進行氫氣生產實驗▩•▩✘•、太陽能熱電廠接收器元件的測試以及空間設計材料的輻照測試↟◕·。

高通量密度太陽能爐和氙氣大功率聚光燈用於產生高達每平方米 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電廠的實驗↟◕·。有實驗證明了可以使用集中的陽光生產氫氣↟◕·。研究人員透過測試它們的溫度和抗衝擊性來研究用於塔式發電廠的陶瓷接收器元件↟◕·。

空間研究是另一個應用領域↟◕·。該材料在高真空條件下暴露於高度集中的太陽輻射◕✘·▩₪，類似於在太空中遇到的情況↟◕·。對材料和元件進行認證級別的測試完善了太陽能爐提供的服務範圍↟◕·。大型設施中的裝置滿足在穩定條件下進行持續數月直至輻照的所有短持續時間實驗的要求↟◕·。

目標/影象

●焦點位於地面上方 152.4 釐米處

●使用 XYZ 桌面時▩•↟：焦點必須在桌面上方 35 釐米處

●帶旋轉鏡▩•↟：焦點距離地面 106.7 釐米

●無輔助▩•↟：

○總功率（@1,000 W/m ²）▩•↟：10 kW

○10 釐米（4 英寸）圓內 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釐米

●背面鍍銀低鐵 3 毫米玻璃

●斜率誤差▩•↟：0.5 mrad

○鏡面反射

●太陽能加權反射率▩•↟：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▩•↟：0.2mrad

○鏡面反射

○太陽能加權反射率▩•↟：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

○非成像複合拋物線

○接受角▩•↟：14度

○入口直徑▩•↟：6 釐米

○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均質機

○截稜錐設計

○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塗層

根據實驗需要◕✘·▩₪，可以使用備用的二次集中器配置↟◕·。

超高能量密度太陽能光熱模擬器

XYZ表

●速度▩•↟：可調 0–2 cm/s

●X（橫向）行程▩•↟：122 釐米

●Y（焦距）行程▩•↟：183 釐米

●Z（垂直）行程▩•↟：152±46 釐米

●標稱焦點▩•↟：離地面 152 釐米；小桌子高度 117 釐米

●精度▩•↟：±0.05 毫米

●容量▩•↟：180 千克懸臂式 61 釐米偏離中心

●撓度▩•↟：容量時 6.4 毫米

●可透過 PC 程式設計

衰減器

●垂直對置的兩板式設計或百葉窗式

●速度和加速度可調至 1 m/s 和 2 m/s ²

●行程時間▩•↟：1.5-15 秒至全開或全關

●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（來自資料採集系統）模式下操作

●可提供基於訊號輸入的通量控制◕✘·▩₪，例如◕✘·▩₪，直接輻射計輸入用於恆定通量或熱電偶輸入用於恆溫

快門

●快速作用▩•↟：開啟或關閉的行程時間約為 0.5 秒

●可程式設計到任何位置

●主動冷卻

●距離目標 84 釐米

●可在手動或自動（來自資料採集系統）模式下操作

●可以透過 LabView 控制訊號輸入的快門（例如◕✘·▩₪，熱電偶）

資料採集

●NI LabVIEW 程式和硬體

●監測溫度▩•▩✘•、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）相關聯

●可用於研究裝置控制

●40個K型熱電偶的電流輸入（待擴充）

●17個元件的模擬輸入（待擴充套件）

●多功能配置以適應各種研究

其他功能

●轉向鏡將光束重定向到水平目標

○前表面鋁鏡

○太陽能加權反射率▩•↟：92%

●實驗規模和方向的靈活性

●寬範圍的通量水平▩•↟：10–2,000 W/cm²二次

●使用LaserCam 相機遠端檢視目標

●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◕✘·▩₪，範圍從 2,000 到 30,000 sccm

●實驗區上方的排氣罩

●鑽床和手動工具

公用事業

●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