Năng lượng mặt trời - Chương 2

Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu. Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các p

20Chỉång 2: NÀNG LỈÅÜNG MÀÛT TRÅÌI 2.1. Nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi Trong ton bäü bỉïc xả ca màût tråìi, bỉïc xả liãn quan trỉûc tiãúp âãún cạc phn ỉïng hảt nhán xy ra trong nhán màût tråìi khäng quạ 3%. Bỉïc xả γ ban âáưu khi âi qua 5.105km chiãưu dy ca låïp váût cháút màût tråìi, bë biãún âäøi ráút mảnh. Táút c cạc dảng ca bỉïc xả âiãûn tỉì âãưu cọ bn cháút sọng v chụng khạc nhau åí bỉåïc sọng. Bỉïc xả γ l sọng ngàõn nháút trong cạc sọng âọ (hçnh 2.1). Tỉì tám màût tråìi âi ra do sỉû va chảm hồûc tạn xả m nàng lỉåüng ca chụng gim âi v báy giåì chụng ỉïng våïi bỉïc xả cọ bỉåïc sọng di. Nhỉ váûy bỉïc xả chuøn thnh bỉïc xả Rången cọ bỉåïc sọng di hån. Gáưn âãún bãư màût màût tråìi nåi cọ nhiãût âäü â tháúp âãø cọ thãø täưn tải váût cháút trong trảng thại ngun tỉí v cạc cå chãú khạc bàõt âáưu xy ra. Âàûc trỉng ca bỉïc xả màût tråìi truưn trong khäng gian bãn ngoi màût tråìi l mäüt phäø räüng trong âọ cỉûc âải ca cỉåìng âäü bỉïc xả nàòm trong di 10-1 - 10 µm v háưu nhỉ mäüt nỉía täøng nàng lỉåüng màût tråìi táûp trung trong khong bỉåïc sọng 0,38 - 0,78 µm âọ l vng nhçn tháúy ca phäø. Chm tia truưn thàóng tỉì màût tråìi gi l bỉïc xả trỉûc xả. Täøng håüp cạc tia trỉûc xả v tạn xả gi l täøng xả. Máût âäü dng bỉïc xả trỉûc xả åí ngoi låïp khê 10exp -810exp -610exp -4 10exp -2 10exp 0 10exp 2 10exp 410exp 610exp 8 10exp 10Tia GammaTỉí ngoảiRadar, TV, RadioRadio RadioSọng diSọng ngàõnBỉïc xả nhiãûtTia CosmicTia X .GáưnxaTia häưng ngoải25Ạnh sạng trong tháúy 0.38 - 0.78Nàng lỉåüng màût tråìi3ÂÄÜ DI BỈÅÏC SỌNG ( Hçnh 2.1 Di bỉïc xả âiãûn tỉì 21quøn, tênh âäúi våïi våïi 1m2 bãư màût âàût vng gọc våïi tia bỉïc xả, âỉåüc tênh theo cäng thỉï : qCTDT=ϕ_.(/ )04100 ÅÍ âáy ϕDT−- hãû säú gọc bỉïc xả giỉỵa trại âáút v màût tråìi ϕβDT−=24/ β - gọc nhçn màût tråìi v β ≈ 32’ nhỉ hçnh 2.2 C0 = 5,67 W/m2.K4 - hãû säú bỉïc xả ca váût âen tuût âäúi T ≈ 5762 oK -nhiãût âäü bãư màût màût tråìi (xem giäúng váût âen tuût âäúi) Váûy 421005762.67,5.460.36032.14,3.2⎟⎠⎞⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛=q ≈ 1353 W/m2 32'149 500 000 km ± 1.7%Màût tråìiTrại âáútD = 1 390 000 kmD'= 12 700 kmHçnh 1.2 : Gọc nhçn màût tråìi Do khong cạch giỉỵa trại âáút v màût tråìi thay âäøi theo ma trong nàm nãn βcng thay âäøi do âọ q cng thay âäøi nhỉng âäü thay âäøi ny khäng låïn làõm nãn cọ thãø xem q l khäng âäøi v âỉåüc gi l hàòng säú màût tråìi. Khi truưn qua låïp khê quøn bao bc quanh trại âáút cạc chm tia bỉïc xả bë háúp thủ v tạn xả båíi táưng äzän, håi nỉåïc v bủi trong khê quøn, chè mäüt pháưn nàng lỉåüng âỉåüc truưn trỉûc tiãúp tåïi trại âáút. Âáưu tiãn äxy phán tỉí bçnh thỉåìng O2 phán ly thnh äxy ngun tỉí O, âãø phạ våỵ liãn kãút phán tỉí âọ, cáưn phi cọ cạc photon bỉåïc sọng ngàõn hån 0,18µm, do âọ cạc photon (xem bỉïc xả nhỉ cạc hảt råìi rảc - photon) cọ nàng lỉåüng nhỉ váûy bë háúp thủ hon ton. Chè mäüt pháưn cạc ngun tỉí äxy kãút håüp thnh cạc phán tỉí, cn âải âa säú cạc Hçnh 2.2. Gọc nhçn màût tråìi. 22ngun tỉí tỉång tạc våïi cạc phán tỉí äxy khạc âãø tảo thnh phán tỉí äzän O3, äzän cng háúp thủ bỉïc xả tỉí ngoải nhỉng våïi mỉïc âäü tháúp hån so våïi äxy, dỉåïi tạc dủng ca cạc photon våïi bỉåïc sọng ngàõn hån 0,32µm, sỉû phán tạch O3 thnh O2 v O xy ra. Nhỉ váûy háưu nhỉ ton bäü nàng lỉåüng ca bỉïc xả tỉí ngoải âỉåüc sỉí dủng âãø duy trç quạ trçnh phán ly v håüp nháút ca O, O2 v O3, âọ l mäüt quạ trçnh äøn âënh. Do quạ trçnh ny, khi âi qua khê quøn, bỉïc xả tỉí ngoải biãún âäøi thnh bỉïc xả våïi nàng lỉåüng nh hån. 1353 W/m21000 W/m2Tia phn xảBỉïc xả khuúch tạn Máút mạt do sỉû háúp thủSỉû phn xảKhê quønBãư màût trại âáút(Tråìi quang âng)Khong khäng V trủ Cạc bỉïc xả våïi bỉåïc sọng ỉïng våïi cạc vng nhçn tháúy v vng häưng ngoải ca phäø tỉång tạc våïi cạc phán tỉí khê v cạc hảt bủi ca khäng khê nhỉng khäng phạ våỵ cạc liãn kãút ca chụng, khi âọ cạc photon bë tạn xả khạ âãưu theo mi hỉåïng v mäüt säú photon quay tråí lải khäng gian v trủ. Bỉïc xả chëu dảng tạn xả âọ ch úu l bỉïc xả cọ bỉåïc sọng ngàõn nháút. Sau khi phn xả tỉì cạc pháưn khạc nhau ca khê quøn bỉïc xả tạn xả âi âãún chụng ta mang theo mu Hçnh 2.3. Quạ trçnh truưn nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi qua låïp khê quøn ca trại âáút. 23xanh lam ca báưu tråìi trong sạng v cọ thãø quan sạt âỉåüc åí nhỉỵng âäü cao khäng låïn. Cạc git nỉåïc cng tạn xả ráút mảnh bỉïc xả màût tråìi. Bỉïc xả màût tråìi khi âi qua khê quøn cn gàûp mäüt tråí ngải âạng kãø nỉỵa âọ l do sỉû háúp thủ ca cạc pháưn tỉí håi nỉọc, khê cacbänic v cạc håüp cháút khạc, mỉïc âäü ca sỉû háúp thủ ny phủ thüc vo bỉåïc sọng, mảnh nháút åí khong giỉỵa vng häưng ngoải ca phäø. Pháưn nàng lỉåüng bỉïc xả màût tråìi truưn tåïi bãư màût trại âáút trong nhỉỵng ngy quang âng (khäng cọ máy) åí thåìi âiãøm cao nháút vo khong 1000W/m2 hçnh 2.3. úu täú cå bn xạc âënh cỉåìng âäü ca bỉïc xả màût tråìi åí mäüt âiãøm no âọ trãn trại âáút l qung âỉåìng nọ âi qua. Sỉû máút mạt nàng lỉåüng trãn qung âỉåìng âọ gàõn liãưn våïi sỉû tạn xả, háúp thủ bỉïc xả v phủ thüc vo thåìi gian trong ngy, ma, vë trê âëa l. Cạc ma hçnh thnh l do sỉû nghiãng ca trủc trại âáút âäúi våïi màût phàóng qu âảo ca nọ quanh màût tråìi gáy ra. Gọc nghiãng vo khong 66,5o v thỉûc tãú xem nhỉ khäng âäøi trong khäng gian. Sỉû âënh hỉåïng nhỉ váûy ca trủc quay trại âáút trong chuøn âäüng ca nọ âäúi våïi màût tråìi gáy ra nhỉỵng sỉû dao âäüng quan trng vãư âäü di ngy v âãm trong nàm. Phán bäú cỉåìng âäü bỉïc xả âån sạc E0λ(λ) ca màût tråìi âỉåüc xạc âënh theo âënh lût Planck, cọ dảng: eCETC12510.−=λλλ Diãûn têch phêa dỉåïi âỉåìng cong s mä t cỉåìng âäü bỉïc xả ton pháưn E0 ca Màût tråìi. Pháưn cäng sút mang tia sạng (AS) tháúy âỉåüc l: EAS = ∫∫∞==−−00010.8,010.4,005,0)(5,0)(66EdEdEλλλλλλ E0λ âảt cỉc trë tải λm = 2,98.10-3/T0 = 0,5µm v E0λmax = E0λ(λm,T0) = 8,3.1013 W/m3 Cỉåìng âäü bỉïc xả ton pháưn: E0 = σ0.T04 = 6,25.107 W/m2 Cäng sút bỉïc xả ton pháưn ca Màût tråìi: Q0 = E0.F = π.D2.σ0.T04 = 3,8.1026W. Cäng sút ny bàòng 4.1013 láưn täøng cäng sút âiãûn ton thãú giåïi hiãûn nay, vo khog P = 1013W. EoλΤ W/m³TNAS HNVT 838060402000,020,40,5 0,8400 50%EoEoλ µ H.8 - Phán bäú E(λ) ca Màût tråìioλHçnh 2.4. Phán bäú E0λ(λ) ca màût tråìi 242.2. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n n¨ng l−ỵng bøc x¹ mỈt trêi Cỉåìng âäü bỉïc xả màût tråìi trãn màût âáút ch úu phủ thüc 2 úu täú: gọc nghiãng ca cạc tia sạng âäúi våïi màût phàóng bãư màût tải âiãøm â cho v âäü di âỉåìng âi ca cạc tia sạng trong khê quøn hay nọi chung l phủ thüc vo âäü cao ca màût tråìi (Gọc giỉỵa phỉång tỉì âiãøm quan sạt âãún màût tråìi v màût phàóng nàòm ngang âi qua âiãøm âọ). Ỹu tè c¬ b¶n x¸c ®Þnh c−êng ®é cđa bøc x¹ mỈt trêi ë mét ®iĨm nµo ®ã trªn tr¸i ®Êt lµ qu·ng ®−êng nã ®i qua. Sù mÊt m¸t n¨ng l−ỵng trªn qu·ng ®−êng ®ã g¾n liỊn víi sù t¸n x¹, hÊp thơ bøc x¹ vµ phơ thc vµo thêi gian trong ngµy, mïa, vÞ trÝ ®Þa lý. Quan hƯ gi÷a bøc x¹ mỈt trêi ngoµi khÝ qun vµ thêi gian trong n¨m cã thĨ x¸c ®Þnh theo ph−¬ng tr×nh sau: Eng = Eo(1+0, 033cos365360n), W/m2 trong ®ã, Eng lµ bøc x¹ ngoµi khÝ qun ®−ỵc ®o trªn mỈt ph¼ng vu«ng gãc víi tia bøc x¹ vµo ngµy thø n trong n¨m. 2.2.1. TÝnh to¸n gãc tíi cđa bøc x¹ trùc x¹ Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n cÇn ®Þnh nghÜa mét sè kh¸i niƯm nh− sau: - HƯ sè khèi kh«ng khÝ: m, lµ tû sè gi÷a khèi l−ỵng khÝ qun theo ph−¬ng tia bøc x¹ trun qua vµ khèi l−ỵng khÝ qun theo ph−¬ng th¼ng ®øng (tøc lµ khi mỈt trêi ë thiªn ®Ønh). Nh− vËy m =1 khi mỈt trêi ë thiªn ®Ønh, m =2 khi gãc thiªn ®Ønh θz lµ 600. §èi víi c¸c gãc thiªn ®Ønh tõ 0-700 cã thĨ x¸c ®Þnh gÇn ®óng m =1/cosθz. Cßn ®èi víi c¸c gãc θz>700 th× ®é cong cđa bỊ mỈt tr¸i ®Êt ph¶i ®−ỵc ®−a vµo tÝnh to¸n. Riªng ®èi víi tr−êng hỵp tÝnh to¸n bøc x¹ mỈt trêi ngoµi khÝ qun m =0. - Trùc x¹: lµ bøc x¹ mỈt trêi nhËn ®−ỵc khi kh«ng bÞ bÇu khÝ qun ph¸t t¸n. §©y lµ dßng bøc x¹ cã h−íng vµ cã thĨ thu ®−ỵc ë c¸c bé thu kiĨu tËp trung (héi tơ). - T¸n x¹: lµ bøc x¹ mỈt trêi nhËn ®−ỵc sau khi h−íng cđa nã ®· bÞ thay ®ỉi do sù ph¸t t¸n cđa bÇu khÝ qun (trong mét sè tµi liƯu khÝ t−ỵng, t¸n x¹ cßn ®−ỵc gäi lµ bøc x¹ cđa bÇu trêi, ë ®©y cÇn ph©n biƯt t¸n x¹ cđa mỈt trêi víi bøc x¹ hång ngo¹i cđa bÇu khÝ qun ph¸t ra). - Tỉng x¹: lµ tỉng cđa trùc x¹ vµ t¸n x¹ trªn mét bỊ mỈt (phỉ biÕn nhÊt lµ tỉng x¹ trªn mét bỊ mỈt n»m ngang, th−êng gäi lµ bøc x¹ cÇu trªn bỊ mỈt). 25- Cờng độ bức xạ (W/m2): là cờng độ năng lợng bức xạ mặt trời đến một bề mặt tơng ứng với một đơn vị diện tích của bề mặt. Cờng độ bức xạ cũng bao gồm cờng độ bức xạ trực xạ Etrx, cờng độ bức xạ tán xạ Etx và cờng độ bức xạ quang phổ Eqp. - Năng lợng bức xạ (J/m2 : là năng lợng bức xạ mặt trời truyền tới một đơn vị diện tích bề mặt trong một khoảng thời gian, nh vậy năng lợng bức xạ là một đại lợng bằng tích phân của cờng độ bức xạ trong một khoảng thời gian nhất định (thờng là 1 giờ hay 1 ngày). - Giờ mặt trờ : là thời gian dựa trên chuyển động biểu kiến của mặt trời trên bầu trời, với quy ớc giờ mặt trời chính ngọ là thời điểm mặt trời đi qua thiên đỉnh của ngời quan sát. Giờ mặt trời là thời gian đợc sử dụng trong mọi quan hệ về góc mặt trời, nó không đồng nghĩa với giờ theo đồng hồ. Quan hệ hình học giữa một mặt phẳng bố trí bất kỳ trên mặt đất và bức xạ của mặt trời truyền tới, tức là vị trí của mặt trời so với mặt phẳng đó có thể đợc xác định theo các góc đặc trng sau (hình 2.5): - Góc vĩ độ : vị trí góc tơng ứng với vĩ độ về phía bắc hoặc về phía nam đờng xích đạo trái đất, với hớng phía bắc là hớng dơng. - 900 900 - Góc nghiêng : góc giữa mặt phẳng của bề mặt tính toán và phơng nằm ngang. 0 1800 ( > 900 nghĩa là bề mặt nhận bức xạ hớng xuống phía dới). - Góc phơng vị của bề mặt : góc lệch của hình chiếu pháp tuyến bề mặt trên mặt phẳng nằm ngang so với đờng kinh tuyến. Góc = 0 nếu bề mặt quay về hớng chính nam, lấy dấu (+) nếu bề mặt quay về phía tây và lấy dấu (-) nếu bề mặt quay về phía đông. -1800 1800 26 - Góc giờ : góc chuyển động của vị trí mặt trời về phía đông hoặc phía tây của kinh tuyến địa phơng do quá trình quay của trái đất quanh trục của nó và lấy giá trị 150 cho 1 giờ đồng hồ, buổi sáng lấy dấu (-), buổi chiều lấy dấu (+). - Góc tới : góc giữa tia bức xạ truyền tới bề mặt và pháp tuyến của bề mặt đó. - Góc thiên đỉnh z: góc giữa phơng thẳng đứng (thiên đỉnh) và tia bức xạ tới. Trong trờng hợp bề mặt nằm ngang thì góc thiên đỉnh chính là góc tới . - Góc cao mặt trời : góc giữa phơng nằm ngang và tia bức xạ truyền tới, tức là góc phụ của góc thiên đỉnh. - Góc phơng vị mặt trời s: góc lệch so với phơng nam của hình chiếu tia bức xạ mặt trời truyền tới trên mặt phẳng nằm ngang. Góc này lấy dấu âm (-) nếu hình chiếu lệch về phía đông và lấy dấu dơng (+) nếu hình chiếu lệch về phía tây. - Góc lệch : vị trí góc của mặt trời tơng ứng với giờ mặt trời là 12 giờ (tức là khi mặt trời đi qua kinh tuyến địa phơng) so với mặt phẳng của xích đạo trái đất, với hớng phía bắc là hớng dơng. -23,450 23,450 Mặt trời zzzNBĐTThiên đỉnhPháp tuyến từ mặt phẳng nằm ngang Hình 2.5. Quan hệ các góc hình học của tia bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nghiêng 27Góc lệch có thể tính toán theo phơng trình của Cooper: = 23,45.sin(360365284 n+) trong đó n là thứ tự ngày của 1 năm . Quan hệ giữa các loại góc đặc trng ở trên có thể biểu diễn bằng phơng trình giữa góc tới và các góc khác nh sau: cos = sin.sin. cos - sin.cos. sin.cos + cos.cos.cos.cos + + cos.sin.sin.cos.cos + cos.sin.sin.sin và: cos = cosz.cos + sinz.sin.cos(s - ) Đối với bề mặt nằm ngang góc tới chính là góc thiên đỉnh của mặt trời z, giá trị của nó phải nằm trong khoảng 00 và 900 từ khi mặt trời mọc đến khi mặt trời ở thiên đỉnh ( = 0): cosz = cos.cos.cos + sin.sin 2.2.2. Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên mặt phẳng nằm ngang: Tại thời điểm bất kỳ, bức xạ mặt trời đến một bề mặt nằm ngang ngoài khí quyển đợc xác định theo phơng trình: zongonEEcos.365.360cos.033.01.+= Thay giá trị cosz vào phơng trình trên ta có Eo.ng tại thời điểm bất kỳ từ lúc mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn: ()sin.sincos.cos.cos365360cos.033.01.++=nEEongo Tích phân phơng trình này theo thời gian từ khi mặt trời mọc đến khi mặt trời lặn (6h đến 18h mặt trời) ta sẽ đợc Eo. ngay là năng lợng bức xạ mặt trời trên mặt phẳng nằm ngang trong một ngày: ++=sin.sin180sin.cos.cos365360cos.033.013600.24.ssongayonEE với s là góc giờ mặt trời lặn (0) (tức là góc giờ khi z = 900) tgtgs.cos.cossin.sincos == 28Ngời ta cũng xác định năng lợng bức xạ ngày trung bình tháng Eoth bằng cách thay giá trị n và trong các công thức trên lấy bằng giá trị ngày trung bình của tháng và độ lệch tơng ứng. Năng lợng bức xạ trên mặt phẳng nằm ngang trong một giờ nhất định có thể xác định khi phân tích phơng trình 1.9 trong khoảng thời gian giữa các góc giờ 1 và 2: ()()++=sin.sin180sinsincos.cos365360033.0136001121221.nExEogioo 2.2.3. Tổng cờng độ bức xạ mặt trời lên bề mặt trên trái đất Tổng bức xạ mặt trời lên một bề mặt đặt trên mặt đất bao gồm hai phần chính đó là trực xạ và tán xạ. Phần trực xạ đã đựơc khảo sát ở trên, còn thành phần tán xạ thì khá phức tạp. Hớng của bức xạ khuếch tán truyền tới bề mặt là hàm số của độ mây và độ trong suốt của khí quyển, các đại lợng này lại thay đổi khá nhiều. Có thể xem bức xạ tán xạ là tổng hợp của 3 thành phần (hình 2.6). - Thành phần tán xạ đẳng hớng: phần tán xạ nhận đợc đồng đều từ toàn bộ vòm trời. - Thành phần tán xạ quanh tia: phần tán xạ bị phát tán của bức xạ mặt trời xung quanh tia mặt trời. - Thành phần tán xạ chân trời: phần tán xạ tập trung gần đờng chân trời. 29Góc khuếch tán ở mức độ nhất định phụ thuộc độ phản xạ Rg (còn gọi là albedo -suất phân chiếu) của mặt đất. Những bề mặt có độ phản xạ cao (ví dụ bề mặt tuyết xốp có Rg = 0,7) sẽ phản xạ mạnh bức xạ mặt trời trở lại bầu trời và lần lợt bị phát tán trở thành thành phần tán xạ chân trời. Nh vậy bức xạ mặt trời truyền đến một bề mặt nghiêng là tổng của các dòng bức xạ bao gồm: trực xạ Eb, 3 thành phần tán xạ Ed1, Ed2, Ed3 và bức xạ phản xạ từ các bề mặt khác lân cận Er: E = Eb + Ed1 + Ed2 + Ed3 + Er Tuy nhiên việc tính toán các đại lợng tán xạ này rất phức tạp. Vì vậy ngời ta giả thiết là sự kết hợp của bức xạ khuếch tán và bức xạ phản xạ của mặt đất là đẳng hớng, nghĩa là tổng của bức xạ khuếch tán từ bầu trời và bức xạ phản xạ của mặt đất là nh nhau trong mọi trờng hợp không phụ thuộc hớng của bề mặt. Nh vậy tổng xạ trên bề mặt nghiêng sẽ là tổng của trực xạ Eb.Bb và tán xạ trên mặt nằm ngang Ed. Khi đó một bề mặt nghiêng tạo một góc so với phơng nằm ngang sẽ có tổng xạ bằng tổng của 3 thành phần: +++=2cos1.2cos1gdbbREEBEE thành phần tán xạ đẳng huớngthành phần tán xạ chân trờithành phần tán xạ quanh tiaTia trực xạ Hình 2.6. Sơ đồ phân bố các thành phần bức xạ khuếch tán. [...]... hai thµnh phÇn: dr = 1 ⎛ 1 − r 1 − r⊥ ⎞ ⎟ ⎜ + 2 ⎜ 1 + r 1 + r⊥ ⎟ ⎠ ⎝ NÕu bé thu cã N líp vËt liƯu phđ trong st nh− nhau th×: ⎤ 1 − r⊥ 1⎡ 1− r + ⎢ ⎥ 2 ⎣1 + (2 N − 1)r 1 + (2 N − 1)r⊥ ⎦ 2 23 (1-r) r r (1-r) 4 r (1-r) (1-r) (1-r) (1-r) r 3 r r 1 (1-r) d rN = 2 r 2 (1-r) 2 2 (1-r) r 2 4 (1-r) r H×nh 2. 11 Qu¸ tr×nh trun33 tia bøc x¹ qua líp phđ kh«ng hÊp thơ cđa 2. 3.3 Tỉn thÊt do hÊp thơ bøc x¹ cđa kÝnh Sù... ®Õn HƯ thèng líp kÝnh 2 ( 1- ) DRd ( 1- )D D ( 1- )DRd BỊ mỈt hÊp thơ DΑ 2 2 ( 1- ) DR d DΑ( 1- )Rd 2 2 DΑ( 1- ) Rd H×nh 2. 13 Qu¸ tr×nh hÊp thơ bøc x¹ mỈt trêi cđa bé thu kiĨu lång kÝnh Rd lµ hƯ sè ph¶n x¹ cđa hƯ thèng kÝnh ®èi víi bøc x¹ khch t¸n tõ bỊ mỈt bé thu vµ cã thĨ x¸c ®Þnh tõ ph−¬ng tr×nh Rd = Da (1-Dr) = Da - D nh− ®é chªnh lƯch gi÷a Da vµ D ë gãc tíi 600 NÕu hƯ thèng kÝnh gåm 2 líp (hay nhiỊu líp)... tải âọ tàng lãn 2. 3 .2 Sù ph¶n x¹ cđa bøc x¹ mỈt trêi §èi víi c¸c bỊ mỈt nh½n, biĨu thøc Fresnel cđa ®é ph¶n x¹ bøc x¹ qua m«i tr−êng thø nhÊt cã ®é khóc x¹ (chiÕt st) n1 ®Õn m«i tr−êng thø 2 cã chiÕt st n2 lµ: r⊥ = sin 2 (θ 2 − θ 1 ) sin 2 (θ 2 + θ 1 ) ®èi víi thµnh phÇn vu«ng gãc r// = tg 2 (θ 2 − θ 1 ) tg 2 (θ 2 + θ 1 ) ®èi víi thµnh phÇn song song cđa bøc x¹ r= r +r Er = ⊥ // Ei 2 lµ ®é ph¶n x¹... ph¶n x¹ C¸c gãc θ1 vµ 2 lµ gãc tíi vµ gãc khóc x¹ (h×nh 2. 10) cã quan hƯ víi ®é khóc n1 sin θ 2 = n 2 sin θ 1 x¹ n theo ®Þnh lt Snell: Nh− vËy nÕu biÕt c¸c ®¹i l−ỵng gãc θ1, 2, vµ chiÕt st c¸c m«i tr−êng n1, n2 ta cã thĨ x¸c ®Þnh ®−ỵc ®é ph¶n x¹ r cđa bỊ mỈt §èi víi tia bøc x¹ tíi vu«ng gãc Ei θ1 Er m«i trng 1 n1 m«i trng 2 n2 2 Ed H×nh 2. 10 Qu¸ tr×nh trun cđa tia bøc x¹ 32 θ1, 2 = 0 vµ c¸c ph−¬ng... nh− bøc x¹ khch t¸n ®¼ng h−íng H×nh 2. 12 lµ quan hƯ gi÷a gãc tíi hiƯu qu¶ cđa bøc x¹ t¸n x¹ ®¼ng h−íng vµ bøc x¹ ph¶n x¹ tõ mỈt ®Êt víi c¸c gãc nghiªng kh¸c nhau cđa bé thu Cã thĨ x¸c ®Þnh gÇn ®óng quan hƯ nµy b»ng biĨu thøc to¸n häc sau: - §èi víi bøc x¹ ph¶n x¹ tõ mỈt ®Êt: θhq = 90 - 0,5788β + 0,0 026 93 2 - §èi víi bøc x¹ khch t¸n: θhq = 59,7 - 0,1388β + 0,001497 2 90 85 Gãc tíi hiƯu qu¶, θhq 80 Bøc... chØ cã thµnh phÇn vu«ng gãc cđa bøc x¹ tíi (h×nh 2. 11), th× ®¹i l−ỵng (1 - r⊥ ) cđa tia bøc x¹ tíi sÏ tíi ®−ỵc bỊ mỈt thø 2, trong ®ã (1 - r⊥ )2 ®i qua bỊ mỈt ph©n c¸ch vµ r⊥ (1 - r⊥ ) bÞ ph¶n x¹ trë l¹i bỊ mỈt ph©n c¸ch thø nhÊt v.v Céng tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn ®−ỵc trun qua th× hƯ sè trun qua cđa thµnh phÇn vu«ng gãc: d ⊥ = (1 − r⊥ ) 2 ∑r ⊥ 2n = (1 − r⊥ )2 = 1 − r⊥ 1 − r⊥ 1 + r⊥ §èi víi thµnh phÇn song... diƠn trªn h×nh 2. 8 E bngh E bng En θz En θ β H×nh 2. 8 Bøc x¹ trùc x¹ trªn bỊ mỈt n»m ngang vµ nghiªng 30 Trong tênh toạn k thût, cọ thãø coi cỉåìng âäü bỉïc xả tåïi màût âáút l hm ca thåìi gian τ, tênh tỉì lục màût tråìi mc, τ = 0 âãún khi màût tråìi làûn τ =τn /2, våïi E(τ) = En.sinϕ(τ) τn =24 h = 24 .3600s nhỉ sau: ϕ(τ) = ω.τ l gọc nghiãng tia nàõng so våïi màût âáút, ω= 2 τn = 2 = 7, 72. 10 −5 rad /... xÊp xØ 32m-1 ®èi víi lo¹i kÝnh cã c¹nh mµu xanh lơc 2. 3.4 HƯ sè trun qua vµ hƯ sè ph¶n x¹ cđa kÝnh HƯ sè trun qua, hƯ sè ph¶n x¹ vµ hƯ sè hÊp thơ cđa mét líp vËt liƯu cã thĨ ®−ỵc x¸c ®Þnh nh− sau : §èi víi thµnh phÇn vu«ng gãc cđa bøc x¹: D⊥ = Da (1 − r⊥ ) 1 − (r⊥ Da ) 2 2 1 − r⊥ = Da 1 + r⊥ (1 − r⊥ )2 Da 2 r⊥ R⊥ = r⊥ + 2 1 − (r⊥ Da ) ⎡ 1 − r⊥ 2 ⎤ ⎢ 2 ⎥ ⎢1 − (r⊥ Da ) ⎥ ⎣ ⎦ = r⊥ (1 + Da D⊥ ) ⎡ 1 − r⊥... thủ = Cäng sút phạt bỉïc xả tỉì Hçnh 2. 15 Xạc âënh T v t (τ) V Hay: A.Et.Ft = E.F → A.σ0.T04(D/2r )2. Ft = ε.σ0.T04 F Suy ra: 1 1 ⎛ D ⎞ 2 ⎛ AF ⎞ 4 T(r, Ft, F, A, ε) = T0 ⎜ ⎟ ⎜ t ⎟ , [K] ⎝ 2r ⎠ ⎝ εF ⎠ 38 1 1 ⎛ D 2 ⎛ F ⎞4 Nãúu V l váût xạm, cọ A = ε, thç T(r, Ft, F) = T0 ⎜ ⎟ ⎜ t ⎟ , [K] ⎝ 2r ⎠ ⎝ F ⎠ Nãúu V l váût xạm hçnh cáưu, cọ Ft/F=1/4, thç T(r) = 1 D , [K] T0 2 r Nãúu váût V cọ thäng säú (ρ, C, ε,... §Ĩ x¸c ®Þnh quan hƯ gi÷a (DA) vµ θ cã thĨ sư dơng ®å thÞ ë h×nh 2. 14, trong ®ã (DA)n lµ tÝch sè (DA) øng víi tr−êng hỵp tia tíi vu«ng gãc víi bỊ mỈt bé thu (θ = 0) 1.0 0.9 0.8 0.7 (DΑ) 0.6 (DΑ) n 0.5 Sè líp kÝnh 1 2 0.4 3 0.3 4 0 .2 0.1 0 θ (o) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 H×nh 2. 14 §−êng cong (DA)/(DA)n cđa bé thu cã 1 ,2, 3,4 líp kÝnh 2. 3.7 Tỉng bøc x¹ mỈt trêi hÊp thơ ®−ỵc cđa bé thu N¨ng l−ỵng bøc . +++=rrrrdr111 121 Nếu bộ thu có N lớp vật liệu phủ trong suốt nh nhau thì: () ()+++=rNrrNrdrN 121 1 121 121 1 r (1-r) r2(1-r) r 22( 1-r) (1-r) r2(1-r) r24(1-r). phần năng lợng tới đợc hấp thụ có trị số: () ( )[]()===0111ndndRADARADADA DD( 1-) R22D( 1-) D( 1-) DR( 1-) DR( 1-) DR22D( 1-) R2dddddBức xạ mặt trời