專利名稱：槽式太陽能集熱器性能的快速測試裝置及方法
槽式太陽能集熱器性能的快速測試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能測試裝置和測試方法，尤其涉及一種槽式太陽能集熱器性 能的快速測試裝置及方法。背景4支術(shù)
現(xiàn)有的太陽能集熱器的測試手段是以穩(wěn)態(tài)測試技術(shù)為基礎(chǔ)的，測試內(nèi)容包 括集熱器的穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)態(tài)瞬時效率及集熱器熱損系數(shù)。而穩(wěn)態(tài)測試技術(shù)對氣象參 數(shù)要求很高，只能在室內(nèi)采用光學(xué)設(shè)備進(jìn)行測試。而在實(shí)際中，太陽能集熱器 都是工作在室外，實(shí)際的環(huán)境必然導(dǎo)致測試結(jié)果與在室內(nèi)模擬的測試結(jié)果不相
符。因此急需一種能夠在室外進(jìn)ff測試的手^:，目前，國外已經(jīng)有了相關(guān)的測 試裝置，如意大利ENEA的槽式太陽能測試裝置，但其測試設(shè)備較為復(fù)雜和昂 貴，而且不能達(dá)到快速測量的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種槽式太陽能集熱器性能的快速 測試裝置及方法，以供快速測量太陽能集熱器的性能參數(shù)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種槽式太陽能集熱器性能的快速測試裝置，包括油箱、設(shè)置在油箱口的 閥門、油泵、集熱器、熱換器、蒸汽罐、膨脹容器、水管、與集熱器同向固定 的直射輻射計(jì)，集熱器的聚焦點(diǎn)上具有集熱管；油箱中裝有導(dǎo)熱油，所述集熱 管、換熱器、膨脹容器依次以管道連接構(gòu)成循環(huán)回路；閥門左邊連接集熱管， 右邊連接膨脹容器；水管及蒸汽罐分別連接在換熱器的進(jìn)口與出口 。
優(yōu)選地，所述集熱管兩端裝分別設(shè)有一個熱電偶及一個閘閥，閘閥位于熱 電偶外側(cè)。優(yōu)選地，所述槽式集熱器包括金屬支架、追日裝置、槽式反射鏡和集熱管， 所述兩個閘閥反向于集熱管方向分別裝設(shè)有一截金屬軟管，金屬軟管另 一端通 過管道與油泵連接。
優(yōu)選地，油泵與金屬軟管之間還裝設(shè)有控制導(dǎo)熱油流量的球閥，以及計(jì)算 導(dǎo)熱油流量的流量計(jì)。
優(yōu)選地，所述集熱管與換熱器之間依次設(shè)有安全閥及壓力表。
如權(quán)利要求5所述快速測試裝置的測試方法，打開閥門啟動油泵使集熱管 及循環(huán)管道中充滿導(dǎo)熱油，再關(guān)閉閥門，開啟其它設(shè)備，產(chǎn)生蒸汽，按下述公 式計(jì)算循環(huán)系統(tǒng)的光熱效率仏
!^，其中Q^a廣a,
Q, -A
h某一溫度和壓力下飽和蒸汽的焓值 m蒸汽__換熱器產(chǎn)生的蒸汽量
0'2'仏一_直射輻射計(jì)測試得到的t2時刻和tl時刻的累計(jì)輻射量 A—一集熱器采光面積。
如權(quán)利要求5所述快速測試裝置的測試方法，打開閥門啟動油泵使集熱管 充滿導(dǎo)熱油，然后關(guān)閉集熱管兩端的閘閥，按下述公式計(jì)算集熱器的熱效率772 :
〃2 =--
QfA ，其中Q,e,2-en e"— 一直射輻射計(jì)測試得到的t2時刻和ti時刻的累計(jì)輻射量 m導(dǎo)熱油——集熱管中導(dǎo)熱油的質(zhì)量
c(t)——導(dǎo)熱油的比熱隨溫度變化的函數(shù)
T1,T2——集熱管在tl和t2時刻分別由集熱管兩端的熱電偶測得的溫度 A——集熱器采光面積。從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過熱電偶測試集熱管的溫度和直射輻 射計(jì)測試太陽能直射輻射強(qiáng)度可以得到集熱器的熱效率。將導(dǎo)熱油的熱量通過 換熱器換熱給水，產(chǎn)生飽和蒸汽，可以得到整個裝置系統(tǒng)循環(huán)的熱效率。通過 球閥控制系統(tǒng)傳熱工質(zhì)的流量，可以得出系統(tǒng)循環(huán)效率和流量的關(guān)系。本發(fā)明 具有裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)，且可以實(shí)現(xiàn)快速測量集熱器的集熱性能。


圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
參見圖1所示，該優(yōu)選之實(shí)施例包括油箱1、設(shè)置在油箱口的閥門2、油泵 3、金屬軟管6、集熱器23、熱換器17、蒸汽罐18、膨脹容器21、水管22、與 集熱器同向固定的直射輻射計(jì)(圖中未示出)、集熱管ll、用于支撐集熱器的金 屬支架支撐8及驅(qū)動集熱器23的追日系統(tǒng)7以及連接在集熱管11與換熱器17 之間的壓力表16，油泵3、金屬軟管6、集熱管ll、金屬軟管14、壓力表16、 換熱器17、膨脹容器21依次以管道連接構(gòu)成循環(huán)回路。水管22與蒸汽罐18分 別設(shè)置于換熱器17的兩端，水管22與換熱器17之間還連接有閘閥19和電磁 閥20，閘閥19和電磁閥20可以配合使用，電磁閥20可以控制水的流量，其出 現(xiàn)意外情況時閘閥19可以暫時代替電磁閥20使用，連接使用的管道采用304 不銹鋼管。
再參見圖2所示，該實(shí)施例同樣包括圖1所示實(shí)施例的各個部件，不同之 處在于，集熱管兩端裝還分別設(shè)有一個熱電偶(10、 12)及一個閘閥(9、 13), 閘閥(9、 13)位于熱電偶(10、 12)外側(cè)；油泵3與金屬軟管6之間還裝設(shè)有 控制導(dǎo)熱油流量的球閥4，以及計(jì)算導(dǎo)熱油流量的流量計(jì)5，以及裝設(shè)在集熱管與換熱器之間的安全閥15。
其具體的操作方法如下
1) 先啟動油泵3，使集熱管及其循環(huán)管道中充滿導(dǎo)熱油，關(guān)閉閥門2，開 啟其它設(shè)備和儀器。通過不停的循環(huán)，待導(dǎo)熱油達(dá)到很高溫度后，通過換熱器 17將熱量交還給水，產(chǎn)生蒸汽，然后儲存。球閥4可以控制導(dǎo)熱油的流量，從 而可以得到不同流量下溫度的變化。依此，可以得出整個循環(huán)系統(tǒng)的光熱效率， 為循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。
"=H.m蒸汽
循環(huán)系統(tǒng)的光熱效率計(jì)算公式如下'Qt'A
其中，某一溫度和壓力下飽和蒸汽的焓值，kJ/kg,可由壓力表荻得壓力、
熱電偶獲得溫度，從而得到H值；m蒸汽為產(chǎn)生的蒸汽量，kg，可由換熱器計(jì)算 得到；Qt =2,2-e"， a2， &,為t2時刻和u時刻的累計(jì)輻射量，MJ/m2，可由直
射輻射計(jì)直接得出。
2) 、待導(dǎo)熱油充滿集熱管11后，關(guān)閉閘閥9和13，使集熱管里面的導(dǎo)熱油 靜止，那么導(dǎo)熱油的溫度會不斷升高，通過觀測兩個熱電偶10和12的溫度與 時間變化的關(guān)系，記錄下t2時刻和tl時刻的的溫度值T2與Tl。據(jù)此，可以得 出集熱器的熱效率。通過觀測每個時間段的溫度，也可以得出每個時間段集熱 器熱效率的變化幅度。溫度的不斷升高，還可以測試出集熱管的耐溫變化程度， 為集熱器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。
集熱器的熱效率計(jì)算^^式如下
m導(dǎo)熱油 ￡ C (T) dT Qt.A
Qt=S2-2"， &2，仏為t2時刻和u時刻的累計(jì)輻射量，可由直射輻射計(jì)直 接得出。m導(dǎo)熱油— 一集熱管中導(dǎo)熱油的質(zhì)量，可由導(dǎo)熱油密度與集熱管的體積得出，
kg
C(T)——導(dǎo)熱油的比熱隨溫度變化的函數(shù)
T1,T2——集熱管在tl和t2時刻分別測得的溫度，°C
A——集熱器釆光面積，m2
進(jìn)行數(shù)據(jù)測量時，各個需保溫，以使測量數(shù)據(jù)更加精確。 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)， 但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和 改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附 權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種槽式太陽能集熱器性能的快速測試裝置，其特征在于包括油箱、設(shè)置在油箱口的閥門、油泵、集熱器、熱換器、蒸汽罐、膨脹容器、水管、與集熱器同向固定的直射輻射計(jì)，集熱器的聚焦點(diǎn)上具有集熱管；油箱中裝有導(dǎo)熱油，所述集熱管、換熱器、膨脹容器依次以管道連接構(gòu)成循環(huán)回路；閥門左邊連接集熱管，右邊連接膨脹容器；水管及蒸汽罐分別連接在換熱器的進(jìn)口與出口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的槽式太陽能集熱器集熱性能的快速測試裝置，其 特征在于所述集熱管兩端裝分別設(shè)有一個熱電偶及一個閘閥，閘閥位于熱電 偶外側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的槽式太陽能集熱器集熱性能的快速測試裝置，其 特征在于槽式集熱器包括金屬支架、追日裝置、槽式反射鏡和集熱管，所述 兩個閘閥反向于集熱管方向分別裝設(shè)有一截金屬軟管，金屬軟管另 一端通過管 道與油泵連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的槽式太陽能集熱器集熱性能的快速測試裝置，其 特征在于油泵與金屬軟管之間還裝設(shè)有控制導(dǎo)熱油流量的球閥，以及計(jì)算導(dǎo) 熱油流量的流量計(jì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的槽式太陽能集熱器集熱性能的快速測試裝置，其 特征在于所述集熱管與換熱器之間依次設(shè)有安全閥及壓力表。
6、 如權(quán)利要求5所述快速測試裝置的測試方法，其特征在于打開閥門啟動油泵使集熱管及循環(huán)管道中充滿導(dǎo)熱油，再關(guān)閉閥門，開啟其它設(shè)備，產(chǎn)生蒸汽，按下述^^式計(jì)算循環(huán)系統(tǒng)的光熱效率v.<formula>formula see original document page 2</formula>H—一某一溫度和壓力下飽和蒸汽的焓值，kJ/kgm蒸汽— 一換熱器產(chǎn)生的蒸汽量，kge'2，仏——直射輻射計(jì)測試得到的t2時刻和tl時刻的累計(jì)輻射量，MJ/m2 A—~"集熱器采光面積，m2。
7、如權(quán)利要求5所述快速測試裝置的測試方法，其特征在于打開閥門啟 動油泵使集熱管充滿導(dǎo)熱油，然后關(guān)閉集熱管兩端的閘閥，按下述公式計(jì)算集 熱器的熱效率％:<formula>formula see original document page 3</formula>&——直射輻射計(jì)測試得到的t2時刻和tl時刻的累計(jì)輻射量，MJ/m2 m導(dǎo)熱油——集熱管中導(dǎo)熱油的質(zhì)量，kg C(T)——導(dǎo)熱油的比熱隨溫度變化的函數(shù)，kJ/kg.K T1，T2——集熱管在tl和t2時刻分別由集熱管兩端的熱電偶測得的溫度，A—一集熱器采光面積，m2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種槽式太陽能集熱器性能的快速測試裝置，包括油箱、設(shè)置在油箱口的閥門、油泵、集熱器、熱換器、蒸汽罐、膨脹容器、水管、與集熱器同向固定的直射輻射計(jì)，集熱器的聚焦點(diǎn)上具有集熱管；油箱中裝有導(dǎo)熱油，所述集熱管、換熱器、膨脹容器依次以管道連接構(gòu)成循環(huán)回路；閥門左邊連接集熱管，右邊連接膨脹容器；水管及蒸汽罐分別連接在換熱器的進(jìn)口與出口。本發(fā)明具有裝置結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)，且可以實(shí)現(xiàn)快速測量集熱器性能的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明公開了一種槽式太陽能集熱器性能的快速測試方法。
文檔編號G01M11/00GK101666704SQ20091019217
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者周傭仔, 彭啟成, 賀冬枚, 趙華平 申請人:東莞市康達(dá)機(jī)電工程有限公司