太陽能灶類型及工作原理

太陽灶是利用凹面鏡會聚光的性質把太陽能收集起來，用于做飯、燒水的一種器具。太陽灶的作用就是把低密度、分散的太陽輻射能聚集起來，進行烹調作業。

太陽灶工作原理
目前普遍應用的太陽灶大致有三種類型：
一是熱箱式太陽灶，形狀像個箱子，上面開有窗洞，窗洞對準太陽，箱內溫度靠不斷積累太陽能而升到蒸烤食物的程度；
二是聚光式太陽灶，用反射聚光器把太陽光直接反射集中到鍋上或食物上，反射聚光器呈拋物面或球面；
三是蒸汽式太陽灶，它利用平板型太陽能熱水器把水燒沸產生蒸汽，然后再利用蒸汽蒸煮食物。

其中，目前應用最廣泛的聚光式太陽灶是利用鏡面反射匯聚陽光，效率明顯提高。聚光式太陽灶所用聚光鏡面多樣，其中最常用的是旋轉拋物面，它是把鏡面反射的陽光匯聚到鍋底，形成一個熾熱的光團，溫度可達400攝氏度~1000 攝氏度，是目前適用于聚光式太陽灶的最佳聚光鏡面。 聚光式太陽灶的鏡面設計，大都采用旋轉拋物面的聚光原理。在數學上若拋物線繞主軸旋轉一周，所得的面，即稱為“旋轉拋物面”。若有一束平行光沿主軸射向這個拋物面，遇到拋物面的反光，則光線都會集中反射到 定點的位置，于是形成聚光，或叫“聚焦”作用。作為太陽灶使用，要求在鍋底形成一個焦面，才能達到加熱的目的。換言之，它并不要求嚴格地將陽光聚集到一個點上，而是要求一定的焦面。確定了焦面之后，我們就不難研究聚光器的聚光比，它是決定聚光式太陽灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得：K=采光面積/焦面面積。采光面積是指太陽灶在使用時反射鏡面陽光的有效投影面積。


太陽能灶的鏡面設計，大都采用旋轉拋物面的聚光原理。
在數學上若拋物線繞主軸旋轉一周，所得的面，即稱為“旋轉拋物面”。若有一束平行光沿主軸射向這個拋物面，遇到拋物面的反光，則光線都會集中反射到 定點的位置，于是形成聚光，或叫“聚焦”作用。作為太陽灶使用，要求在鍋底形成一個焦面，才能達到加熱的目的。換言之，它并不要求嚴格地將陽光聚集到一個點上，而是要求一定的焦面。確定了焦面之后，我們就不難研究聚光器的聚光比，它是決定聚光式太陽灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得：K=采光面積/焦面面積。采光面積是指太陽灶在使用時反射鏡面陽光的有效投影面積。根據我國推廣太陽灶的經驗，設計一個700～1200瓦功率的聚光式太陽灶，通常采光面積約為1．5～2.0平方米。個別大型蒸汽太陽灶也是聚光式太陽灶，但其采光面積較大，有的要在5平方米以上。
旋轉拋物面聚光鏡是按照陽光從主軸線方向入射，所以往往在通過焦點上的鍋具時會留下一個陰影，這就要減少陽光的反射，直接影響太陽灶的功率。我國大部分太陽灶的設計均采用了偏軸聚焦原理。
聚光式太陽灶除采用旋轉拋物面反射鏡外，還有將拋物面分割成若干段的反射鏡，光學上稱之為菲涅耳鏡，也有把菲涅耳鏡做成連續的螺旋式反光帶片，俗稱“蚊香式太陽灶”。這類灶型都是可折疊的便攜式太陽灶。 聚光式太陽灶的鏡面，有用玻璃整體熱彎成型，也有用普通玻璃鏡片碎塊粘貼在設計好的底板上，或者用高反光率的鍍鋁滌綸薄膜裱糊在底板上。底板可用水泥制成，或用鐵皮、鈣塑材料等加工成型。也可直接用鋁板拋光并涂以防氧化劑制成反光鏡。聚光式太陽灶的架體用金屬管材彎制，鍋架高度應適中要便于操作，鏡面仰角可靈活調節。為了移動方便，也可在架底安裝兩個小輪，但必須保證灶體的穩定性。在有風的地方，太陽灶要能抗風不倒?？稍阱伒撞课患友b防風罩，以減少鍋底因受風的影響而功率下降。有的太陽灶裝有自動跟蹤 太陽的跟蹤器，但是一般認為這只會增加整灶的造價。中國農村推廣的一些聚光式太陽灶。大部分為水泥殼體加玻璃鏡面，造價低，便于就地制作，但不利于工業化生產和運輸。