XX ғасырдың басындағы Ресейдегі революциялар және олардың Қазақстанға әсері

3.2 суретте  Күнің жергілікті георгафиялық жүйесіндегі қозғалыс моделі көрсетілген. Қозғалыс салдарымен күннің аспан сферасы сияқты қозғалыс траекториясын, эклиптика деп атайды.

 

 

        3.2  Сурет  Күнің жергілікті георгафиялық жүйесіндегі қозғалыс моделі

 

Эклиптикамен  орналаса , күн аспан экваторын екі рет кесіп өтеді . Бұл нүктелер күн мен түннің теңелу нүктелері аты астында белгілі , ол 21 наурыз талапқа сай болады және 23 қыркүйек . Нүктенің , солтүстік және оңтүстік июі барынша толықтыққа жетеді , 21 шілде талапқа сай болады және 22 желтоқсан , дегенмен  жазғы және қысқы күн тоқырауға . Сайып келгенде , күн траекториясы қисық тұйық аспан сферамен келмейді , ал өзіне тән сфералық серіппе өзімен ұсынады , толтырылынатынды жолақ шектерінде сфера жақ бетіне .

Жазғы жарты жылдық ішінде 21 наурыз 23 қыркүйек  және солтүстік аспан жарты сфераға экватор жазықтығы жоғарырақ күн орнында болады . Қысқы жарты жылдық ішінде 23 қыркүйек 21 наурыз   және оңтүстік аспан жарты сфераға экватор жазықтығы төмен күн орнында болады .

Жердің бұрыштық координаталары ол орбитасымен анықталады:

 

j=                                                                                         (3.9)

 

Жеке вектор , жердің  айналу осі мен белгілі, ол декарттық координаталардың жүйесінде анықталады:

 

                                                               (3.10)

 

Бұлар келе-келе компоненттер алмастырмайды , және бұрыш  аралық векторлармен тұрақты z_c осымен қалады .

Күн мен түннің теңелуі күндеріне және күн тоқыраудың вектор өзінің yc zc жазықтықтары паралельді қозғалыста қалады .

Вектор  , жер - күн бағыт тапсырма беретін , бағыт өзінікі өзгертеді, және оны компоненттер түрді болады:

 

                                                        (3.11)

 

Бұрыш j  жердің айналу векторы және күн векторымен анықталады:

 

                                                        _(3.12)

 

Күнгей траекториялар - бұрыш негізгі параметрі суреттеуіне  арналған күн июлері күннің жайын ыңғайын қарап шығу экваторлық жүйесі координаталарын.

Координаталардың  экваторлық жүйе басы жер ортасына орналасамыз . Жазықтығы экватор X_EY_E жазықтығымен бірлескен . Вектор және oсь жер айналу ось бағытын сұрау қояды және солтүстік полюсқа жер орталығының бағытымен сәйкес келеді

Күнгей құрулардың орналастыру X_MY_MZ_M жергілікті орындары координаталардың жергілікті - георгафиялық жүйесі кеңдікпен георгафиялықпен тиісті байлаулы болуы . Беттететін векторлар - X_M,Y_M,Z_M .

Ось осында   ФЭУ орналастырулары ауданда жергілікті меридианды бойлай оңтүстікке горизонтальдық бағыты көрсетеді .

Ось   жергілікті аспан биігі бағытына сұрау қояды . Ал ось бағыт шығысқа жергілікті георгафиялық параллельді бойлайды .

Күн ию бұрышы d векторы арасында жатады S және экватор жазықтығымен .

Бұрыштардың сомасы d және j бірдей :

 

                                                                                                (3.13) 

 

Теңдігіне байланысты (3.12) формуладан (3.14) шығады:

 

                                        (3.14)

 

(3.14) формула күннің иілу бұрышы жылдың әртүрлі күндеріне есептеуге арналған.     

Күннің сағаттық  бұрышы Ω_с жеріндегі меридиан мен күн меридиан жазықтықтар арасында өзгереді.

Тәулік айналу 24 сағат ішінде 0⁰ – тан 360⁰ дейін өзгереді, сонымен жер өз орбитасымен қозғалып оның бұрыштық жылдамдығы:

 

            

Географиялық  координат жүйесінде Х_с, Z_c жазықтығында бұрыш экваторлық жүйеде бұрылуы керек:

 

,                                                                                       (3.15)

 

мұнда экватордың коэффициент жүйесіндегі векторлар компоненті.

 

Экваторлықтан локальды – географиялық Декарттық  координатқа көшуі жүйесі А матрицасымен анықталады:

 

                                                                             (3.16)

 

(3.15) өрнекті (3.16) қою арқылы күн вектор компоненттерінің аламыз:

 

                                                        (3.17)

 

(3.17) теңдеуіндегі векторының үшінші компоненті көкжиектен күн биіктігін анықтайды:

КФЭЖ орналасқан аймақтағы гелиоресустардың қосынды сипаттамасы бұлттылық С(м) болу ықтималдылығының орташа айлық ендік ескерулі қажет.

Күн сәулесінің интенсивті болуына күн сәулесінің сағатының айғақ сан таралуы  шен статистикалық бұлттылық  келесі қорытындыға әкеледі ауыспалы бұлттылық ашық аспанмен толық бұлттылық режиміне ауысуы болып табылады және үлкен статикалық салмаққа ие емес. Сонымен күннің бұлттану әсерін бұлттылық С(м) болжау ықтималдылығы орташа аймақ мәнінен сипаттауға болады. Және толық ашық күндердің N_a күн сәулесінің айғақтық сағат қосындысы бойынша шартты түрде сипаттайды.

Ай бойы күн  сәулесінің барлық сағаттағы жазықтыққа перпендикулярлы сәуленің 1м² келетін радиация кірісі келесі формуламен анықталады:

 

                                                            (3.18)

 

Күн радияциясының  әрбір айдағы мәні 3.3 суретте көрсетілген.

 

 

3.3 Сурет Әртүрлі айлардағы  аймақа келіп түсетін

күн энергияның кірісі

 

Әртүрлі уақыт  интервалындағы радиация кірісінің  қосындысын есептеу 

үшін атмосфера мөлдірлігін есепке алу қажет ол жергілікті жердің бұлттылығымен тәуелді, сондықтан жаңа ФЭБ салудағы құрылыстың шешу климаттық факторды ескеріп жүргізіледі.

 

 

 

 

 

3.3 Фотоэлектрлік түрлендіргішке түсетін толық   күн  энергиясының есептік алгоритімі

 

Өндірістік фотоэлектрлік  стансаның сырқы (ФЭС) құрылымының  геометриясы тұрақты немесе айналмалы  жазық бет болып келеді. ФЭС  бетіне келіп түсетін күн сәулесінің энергиясы күні бойы өзгермелі шама , себебі ол күннің аспан әлеміндегі қозғалу динамикасына тәуелді.

Сондықтан ФЭС бетіне түсетін күн энергиясының шамасын  анықтау үшін есептік жұмыстың алгоритмін құру жолын қарастырамыз.

Жазық бетке күн радияцияның  күндізгі келулерінің орташа айлық  мәндері көптеген географиялық пукттер  үшін белгілі, бірақ бұндай мәліметтер көлденең беттер үшін жоқ. Оңтүстік бағытта бағдарланған көлбеу бетке күндік радияцияның әрбір айдың күндізгі келулері үшін арналған орташаларды есептеу әдісін ЛЮ және Джордан өндеген. Есептік және эксперементалды мәліметтерді салыстыру нетижесінде Клейн оңтүстік –шығыс немесе оңтүстік – батыс бағытында бағдарланатын көлбеу беттерге радияцияның келуінің есебі үшін осы әтісті қолдануға болады деген қортынды жасады.

Н_т көлбеу бетіне күндік радияция қосындысының орта айлық күндізгі келу келесіге тең болады:

 

 Н_т = R  H ,                                                                                             (3.19)

 

мұндағы Н-жатық бетіне қосындырадияцияның орта айлық күндізгі келу; R-қосынды радияциялардың орта айлық күндізгі келулерінің көлбеу және жатық беттерге қатынасы; R анықтау үшін, күндік радияцияның түзу, диффузиялық және шағылысулық құраушыларын білу қажет.

 

Диффузиялық сәулелену  изотропты деп ойлап, R-келесі түрде ұсынуға болады:

 

R=   ,                                              (3.20)

 

мұндағы Н_d-жатық бетке диффузиялық радияцияның ортаайлық күндізгі келу; R_b-түзу радиацияның ортаайлық келуінің көлбеу және жатық беттерге қатынасы; S-горизонтқа жинақтаушының көлбеу бұрышы; -жердің  шағылыстыру қабілеттілігі.

 

Жұмыста -өзгеруі 0.2 - де 0.7 аралығында болады, ол қарлы қабаттың ұзақтығына тәуелді.

Осы теңдеудің бірінші, екінші және үшінші мүшелері сәикесінше түзу сәулелендіру, аспанның диффузиялық  сәулеленуін және жинақтаушы бетке шағылысқан сәулеленуді көрсетеді.

Диффузиялық радияцияны Н_d өлшеді аз өткізетінболғандықтан, оны қосынды радияция өлшеулерінің нәтижелері бойынша анықтау қажет. Қосынды радияциядағы диффузиялық құраушы үлесі бұлттану K_T= көрсеткіштеріне тәуелді екенін зерттеулер көрсетті, мұндағы Н₀ –жергілікті атмосфераның арғы шегіндегі жатық беттерге күндік радияцияның ортаайлық күндізгі келуі.

Атмосферадан тыс күндік радиация күндік тұрақтылықты қолдану  арқылы геометриялық ойлаулар негізінде есептеледі:

 

= 1.39 - 4.03 K_t + 5.53K²_t - 3.11 K³_t                                                                          (3.21)

 

Солтүстік ендіктер үшін есептелген Н₀ –мәні 2.3 кестеде келтірілген.

R_b теориялық түрде Атмосфераның өткізгіштік функциясының қаблеттілігі болып табылады. Бырақта бұл шаманы Атмосферадан тыс радияция келуінің көлбеу және жатық беттерге қатнасы ретінде анықтауға болады.

Оңтүстікке бағдарланған беттер R_b-үшін (2.22) теңдеуінен таблады .

Көптеген қателіктермен  осы R_b мәнінің абсалюттік мәні 15⁰ тан аспайтын азимутты беттер үшін пайдалануға болады.

Оңтүстік бағдардан  үлкен ауытқулар кезінде R_b есептеу үшін Клейн ұсынған әдісті пайдалануға болады:

 

R_b=                                         ( 3.22)

 

         Арыс күн фотоэлектрлік стансасының бетіне түсетін радияциясының

есептік нәтежесі жоғарыдағы есептік зерттеу алгоритімі бойынша  анықталды (Оңтүстік Қазақстан 43⁰с.е).

Есептеудің ретін 3.1 кестеден көреміз. Н мәні (2 баған) және оларға сәйкес келетін К_Т мәні (3 баған ) метеомәлімметтер анықтамасынан алынған (К_т тағы Н мәнін 3.1 кестеден алынған Н₀ атмосферадан тыс радияция мәніне бөлу арқылы есептеуге болады). Диффузиялық радияциялардың келулері қосынды сызбақ көмегімен немесе  теңдеуімен әрбір ай үшін анықталады. R үшін өрнек көлбеу бетке радиацияның жалпы келуіне  түзу, диффузиялық және шағылысулық қорға сәйкесіншесипатталатын үш қосылған қосындыны көрсетеді.

 

 

 

                                                                                                           3.1 кесте

 

Жергілікті атмосферадан тыс жатық бетке күндік радиацияның орташа айлық күндізгі келу, МДж/м²

Солтүстік ендік	Қаңтар	Ақпан	Наурыз	Сәуір	Мамыр	Маусым	Шілде	Тамыз	Кыркүйек	Қазан	Қараша	Желтоқсан
25   30   35   40   45	23.9 21.1 18.1 15.1 12.0 .	28.2 25.7 23.1 20.3 17.5 1	33.0 31.3 29.3 27.2 24.8 2	37.1 36.5 35.5 34.3 32.8 3	39.4 39.6 39.6 39.3 38.8 3	40.1 40.7 41.2 41.4 41.3 4	39.6 40.1 40.3 40.3 40.0 3	37.9 37.6 37.0 36.2 35.1 3	34.4 33.1 31.5 29.7 27.7 2	29.5 27.3 24.9 22.3 19.6 1	24.9 22.1 19.2 16.3 13.3 1	22.7 19.7 16.7 13.6 10.6 7

 

                                                                                                            3.2 кесте

Көлбеу бетке түсетін күн радияцияның орташа айлық мәні (есептеудің нәтежиесі)