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太阳能灶类型及工作原理

目前普遍应用的太阳灶大致有三种类型:一是热箱式太阳灶 箱内温度靠不断积累太阳能而升到蒸烤食物的程度;二是聚光式太阳灶 用反射聚光器把太阳光直接反射集中到锅上或食物上 三是蒸汽式太阳灶 它利用平板型太阳能热水器把水烧沸产生蒸汽,然后再利用蒸汽蒸煮食物。
太阳灶是利用凹面镜会聚光的性质把太阳能收集起来,用于做饭、烧水的一种器具。太阳灶的作用就是把低密度、分散的太阳辐射能聚集起来,进行烹调作业。

太阳灶工作原理
目前普遍应用的太阳灶大致有三种类型:
一是热箱式太阳灶,形状像个箱子,上面开有窗洞,窗洞对准太阳,箱内温度靠不断积累太阳能而升到蒸烤食物的程度;
二是聚光式太阳灶,用反射聚光器把太阳光直接反射集中到锅上或食物上,反射聚光器呈抛物面或球面;
三是蒸汽式太阳灶,它利用平板型太阳能热水器把水烧沸产生蒸汽,然后再利用蒸汽蒸煮食物。

其中,目前应用最广泛的聚光式太阳灶是利用镜面反射汇聚阳光,效率明显提高。聚光式太阳灶所用聚光镜面多样,其中最常用的是旋转抛物面,它是把镜面反射的阳光汇聚到锅底,形成一个炽热的光团,温度可达400摄氏度~1000 摄氏度,是目前适用于聚光式太阳灶的最佳聚光镜面。 聚光式太阳灶的镜面设计,大都采用旋转抛物面的聚光原理。在数学上若抛物线绕主轴旋转一周,所得的面,即称为“旋转抛物面”。若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面,遇到抛物面的反光,则光线都会集中反射到 定点的位置,于是形成聚光,或叫“聚焦”作用。作为太阳灶使用,要求在锅底形成一个焦面,才能达到加热的目的。换言之,它并不要求严格地将阳光聚集到一个点上,而是要求一定的焦面。确定了焦面之后,二十一点游戏就不难研究聚光器的聚光比,它是决定聚光式太阳灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得:K=采光面积/焦面面积。采光面积是指太阳灶在使用时反射镜面阳光的有效投影面积。


太阳能灶的镜面设计,大都采用旋转抛物面的聚光原理。
在数学上若抛物线绕主轴旋转一周,所得的面,即称为“旋转抛物面”。若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面,遇到抛物面的反光,则光线都会集中反射到 定点的位置,于是形成聚光,或叫“聚焦”作用。作为太阳灶使用,要求在锅底形成一个焦面,才能达到加热的目的。换言之,它并不要求严格地将阳光聚集到一个点上,而是要求一定的焦面。确定了焦面之后,二十一点游戏就不难研究聚光器的聚光比,它是决定聚光式太阳灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得:K=采光面积/焦面面积。采光面积是指太阳灶在使用时反射镜面阳光的有效投影面积。根据我国推广太阳灶的经验,设计一个700~1200瓦功率的聚光式太阳灶,通常采光面积约为1.5~2.0平方米。个别大型蒸汽太阳灶也是聚光式太阳灶,但其采光面积较大,有的要在5平方米以上。
旋转抛物面聚光镜是按照阳光从主轴线方向入射,所以往往在通过焦点上的锅具时会留下一个阴影,这就要减少阳光的反射,直接影响太阳灶的功率。我国大部分太阳灶的设计均采用了偏轴聚焦原理。
聚光式太阳灶除采用旋转抛物面反射镜外,还有将抛物面分割成若干段的反射镜,光学上称之为菲涅耳镜,也有把菲涅耳镜做成连续的螺旋式反光带片,俗称“蚊香式太阳灶”。这类灶型都是可折叠的便携式太阳灶。 聚光式太阳灶的镜面,有用玻璃整体热弯成型,也有用普通玻璃镜片碎块粘贴在设计好的底板上,或者用高反光率的镀铝涤纶薄膜裱糊在底板上。底板可用水泥制成,或用铁皮、钙塑材料等加工成型。也可直接用铝板抛光并涂以防氧化剂制成反光镜。聚光式太阳灶的架体用金属管材弯制,锅架高度应适中要便于操作,镜面仰角可灵活调节。为了移动方便,也可在架底安装两个小轮,但必须保证灶体的稳定性。在有风的地方,太阳灶要能抗风不倒。可在锅底部位加装防风罩,以减少锅底因受风的影响而功率下降。有的太阳灶装有自动跟踪 太阳的跟踪器,但是一般认为这只会增加整灶的造价。中国农村推广的一些聚光式太阳灶。大部分为水泥壳体加玻璃镜面,造价低,便于就地制作,但不利于工业化生产和运输。
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