Aragaz solar
Aragazurile solare parabolice concentrează lumina solară într-un singur punct. Atunci când acest punct este concentrat pe fundul unei oale, poate încălzi rapid oala până la temperaturi foarte ridicate, care pot fi adesea comparabile cu temperaturile obținute la grătarele pe gaz și pe cărbune. Aceste tipuri de aragazuri solare sunt utilizate pe scară largă în mai multe regiuni ale lumii, mai ales în China și India, unde sute de mii de familii folosesc în prezent aragazuri solare parabolice pentru prepararea mâncării și încălzirea apei. Unele proiecte de aragazuri solare parabolice din China reduc între 1 și 4 tone de dioxid de carbon pe an și primesc credite de carbon prin mecanismul de dezvoltare curată (CDM) și Gold Standard.
Câteva aragazuri solare parabolice încorporează materiale și modele de ultimă generație care conduc la o eficiență a energiei solare >90%. Altele sunt suficient de mari pentru a hrăni mii de oameni în fiecare zi, cum ar fi bolul solar de la Auroville, în India, care prepară 2 mese pe zi pentru 1.000 de persoane.
Dacă un reflector este simetric axial și are o formă astfel încât secțiunea sa transversală să fie o parabolă, acesta are proprietatea de a aduce razele paralele de lumină (cum ar fi lumina soarelui) într-un punct de focalizare. Dacă axa de simetrie este îndreptată spre soare, orice obiect care se află în focar primește lumina solară foarte concentrată și, prin urmare, devine foarte fierbinte. Aceasta este baza utilizării acestui tip de reflector pentru gătitul solar.
Reflectoare paraboliceEdit
Paraboloizii sunt curbe compuse, care sunt mai dificil de realizat cu un echipament simplu decât curbele simple. Deși aragazurile solare paraboloidale pot găti la fel de bine sau mai bine decât o sobă convențională, acestea sunt dificil de construit manual. În mod frecvent, aceste reflectoare sunt realizate folosind multe segmente mici care sunt toate curbe simple care, împreună, se apropie de curbele compuse.
Deși paraboloizii sunt dificil de realizat din foi plane de material solid, ei pot fi realizați destul de simplu prin rotirea unor recipiente cu capacul deschis care conțin lichide. Suprafața superioară a unui lichid care este rotit cu viteză constantă în jurul unei axe verticale ia în mod natural forma unui paraboloid. Forța centrifugă face ca materialul să se deplaseze spre exterior față de axa de rotație până când se formează o depresiune suficient de adâncă în suprafață pentru ca forța să fie echilibrată de efectul de nivelare al gravitației. Se pare că depresiunea este un paraboloid exact. (A se vedea Telescopul cu oglindă lichidă.) Dacă materialul se solidifică în timp ce se rotește, forma paraboloidală se menține și după ce rotația se oprește și poate fi folosită pentru a realiza un reflector. Această tehnică de rotație este utilizată uneori pentru a realiza oglinzi paraboloidale pentru telescoapele astronomice și a fost utilizată și pentru cuptoarele solare. Dispozitivele pentru construirea unor astfel de paraboloizi sunt cunoscute sub numele de cuptoare rotative.
Reflectoarele paraboloidale generează temperaturi ridicate și gătesc rapid, dar necesită reglaje frecvente și supraveghere pentru o funcționare sigură. Există câteva sute de mii, în principal în China. Ele sunt deosebit de utile pentru gătit în gospodării individuale și la scară largă în instituții.
Un aragaz Scheffler (numit după inventatorul său, Wolfgang Scheffler) utilizează un reflector mare, ideal paraboloidal, care se rotește în jurul unei axe paralele cu cea a Pământului cu ajutorul unui mecanism mecanic, care se rotește cu 15 grade pe oră pentru a compensa rotația Pământului. Axa trece prin centrul de masă al reflectorului, ceea ce permite ca acesta să fie rotit cu ușurință. Recipientul de gătit este situat în focarul care se află pe axa de rotație, astfel încât oglinda concentrează lumina soarelui pe el toată ziua. Oglinda trebuie să fie înclinată ocazional în jurul unei axe perpendiculare pentru a compensa variația sezonieră a declinației soarelui. Această axă perpendiculară nu trece prin vasul de gătit. Prin urmare, dacă reflectorul ar fi un paraboloid rigid, focarul său nu ar rămâne staționar în dreptul vasului de gătit pe măsură ce reflectorul se înclină. Pentru ca focarul să rămână staționar, forma reflectorului trebuie să varieze. Acesta rămâne paraboloidal, dar distanța sa focală și alți parametri se modifică pe măsură ce se înclină. Prin urmare, reflectorul Scheffler este flexibil și poate fi îndoit pentru a-și ajusta forma. Acesta este adesea alcătuit dintr-un număr mare de secțiuni plane mici, cum ar fi oglinzile de sticlă, unite între ele prin plastic flexibil. Un cadru care susține reflectorul include un mecanism care poate fi utilizat pentru a-l înclina și, de asemenea, pentru a-l îndoi în mod corespunzător. Oglinda nu este niciodată exact paraboloidală, dar este întotdeauna suficient de apropiată pentru a putea găti.
Câteodată, reflectorul rotativ este amplasat în aer liber, iar lumina solară reflectată trece printr-o deschizătură într-un perete într-o bucătărie interioară, adesea una comună mare, unde se gătește.
Sunt utile reflectoarele paraboloidale care au centrele de masă coincid cu punctele lor focale. Ele pot fi ușor rotite pentru a urmări mișcările soarelui pe cer, rotindu-se în jurul oricărei axe care trece prin focar. Se pot utiliza două axe perpendiculare, care se intersectează la focar, pentru a permite paraboloidului să urmărească atât mișcarea zilnică a soarelui, cât și pe cea sezonieră. Vasul de gătit rămâne staționar la focar. Dacă reflectorul paraboloidal este simetric axial și este realizat dintr-un material de grosime uniformă, centrul său de masă coincide cu focarul său dacă adâncimea reflectorului, măsurată de-a lungul axei sale de simetrie de la vârf până la planul marginii, este de 1,8478 ori distanța focală. Raza marginii reflectorului este de 2,7187 ori distanța focală. Raza unghiulară a jantei, văzută de la punctul focal, este de 72,68 grade.
Editură parabolicăEditură
Editură parabolică este utilizată pentru a concentra lumina solară în scopuri de energie solară. Au fost construite unele aragazuri solare care le folosesc în același mod. În general, jgheabul este aliniat cu linia sa focală orizontală și est-vest. Alimentele care urmează să fie gătite sunt dispuse de-a lungul acestei linii. Jgheabul este orientat astfel încât axa sa de simetrie să fie îndreptată spre soare la amiază. Acest lucru necesită ca jgheabul să fie înclinat în sus și în jos în funcție de evoluția anotimpurilor. La echinocții, nu este necesară nicio mișcare a jgheabului în timpul zilei pentru a urmări soarele. În alte perioade ale anului, există o perioadă de câteva ore în jurul prânzului, în fiecare zi, în care nu este necesară nicio urmărire. De obicei, aragazul este utilizat doar în această perioadă, astfel încât nu este încorporată în el nicio urmărire automată a soarelui. Această simplitate face ca designul să fie atractiv, în comparație cu utilizarea unui paraboloid. De asemenea, fiind o singură curbă, reflectorul în formă de jgheab este mai simplu de construit. Cu toate acestea, el suferă de o eficiență mai scăzută.
Este posibil să se utilizeze două jgheaburi parabolice, curbate în direcții perpendiculare, pentru a aduce lumina solară la un focar punctual, așa cum face un reflector paraboloidal. lumina care intră lovește unul dintre jgheaburi, care o trimite spre un focar liniar. Cel de-al doilea jgheab interceptează lumina convergentă și o focalizează spre un punct.
În comparație cu un singur paraboloid, utilizarea a două jgheaburi parțiale prezintă avantaje importante. Fiecare jgheab este o singură curbă, care poate fi realizată pur și simplu prin îndoirea unei foi plate de metal. De asemenea, lumina care ajunge la vasul de gătit vizat este direcționată aproximativ în jos, ceea ce reduce pericolul de afectare a ochilor celor din apropiere. Pe de altă parte, există și dezavantaje. Este nevoie de mai mult material pentru oglinzi, ceea ce crește costul, iar lumina este reflectată de două suprafețe în loc de una, ceea ce crește în mod inevitabil cantitatea care se pierde.
Cele două jgheaburi sunt menținute într-o orientare fixă una față de cealaltă prin faptul că ambele sunt fixate pe un cadru. Întregul ansamblu format din cadru și jgheaburi trebuie să fie deplasat pentru a urmări soarele pe măsură ce acesta se deplasează pe cer. Sunt disponibile în comerț aragazuri care utilizează această metodă.În aplicațiile practice (cum ar fi în farurile mașinilor), oglinzile concave sunt de formă parabolică
Reflectoare sfericeEdit
Reflectoarele sferice funcționează la fel ca reflectoarele paraboloidale, astfel încât axa de simetrie este îndreptată spre soare, astfel încât lumina este concentrată într-un focar. Cu toate acestea, focarul unui reflector sferic nu va fi un focar punctual, deoarece acesta suferă de un fenomen cunoscut sub numele de aberație sferică. Unele antene de concentrare (cum ar fi antenele de satelit) care nu necesită un focar precis optează pentru o curbură sferică în locul unui paraboloid. Dacă raza marginii reflectorului sferic este mică în comparație cu raza de curbură a suprafeței sale (raza sferei din care face parte reflectorul), reflectorul se apropie de un paraboloid cu distanța focală egală cu jumătate din raza de curbură.
Tehnologia tuburilor vidateEdit
Aragazurile solare cu tuburi vidate sunt, în esență, sigilate în vid între două straturi de sticlă. Vidul permite tubului să acționeze atât ca o „super” seră, cât și ca un izolator. Tubul central de gătit este fabricat din sticlă borosilicată, care este rezistentă la șocurile termice, și are un vid sub suprafață pentru a izola interiorul. Interiorul tubului este căptușit cu cupru, oțel inoxidabil și nitril de aluminiu pentru a absorbi și a conduce mai bine căldura de la razele soarelui.
.