CN101251438B - 一种测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法 - Google Patents

Abstract

一种测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法，首先将全玻璃真空太阳集热管内部加热到80～250度，然后将真空管的管口密封，向设在集热管外循环水套内循环注入恒温的冷却水，保持10～20分钟，等真空管内部温度均匀一致、循环水套的进出水口的温度趋于一致时，开始数据记录，计算真空管内管的管壁温度冷却速率，计算各个温度点的发射比，最后绘制一个在一定温度范围内的发射比变化曲线。本发明提供一种基于瞬态卡计法基本原理的测试方法及测试装置，测试的参数较少，测量误差点少，另外可以测定一个温度范围内不同温度下的发射比，测试精度较高，有效地解决了目前全玻璃真空太阳集热管的选择性吸收涂层半球发射比测试难题。

Description

一种测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法

                      技术领域

本发明涉及一种太阳能热利用技术，特别是一种测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法。

                      背景技术

全玻璃真空太阳集热管的选择性吸收涂层的发射比是一个非常重要的参数，直接影响全玻璃真空太阳集热管的光热性能。测试选择性吸收涂层发射比的方法较多，早期的方法是在生产过程中，在镀膜机内放置玻璃片，镀膜工艺完成后测试玻璃片上选择性吸收涂层的发射比，测试精度低，仅局限于生产过程中的快速检验。

对于成品全玻璃真空太阳集热管，其内部的选择性吸收涂层发射比的测试方法很少见，国际、国内对发射比的测试都是一个难题，只是在1981年的Solar Energy杂志上的一篇文章提及该测试，另外清华大学电子系和清华阳光公司做过一套基于稳态卡计法基本原理的发射比测试装置，但是由于测试参数较多，可能存在的参数测试误差点较多，而发射比的测试对测试参数的误差非常敏感，因此影响了发射比的测试精度。

                      发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种新的测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法。采用本方法，测试的参数较少，测量误差点少，另外可以测定一个温度范围内不同温度下的发射比，测试精度较高。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法，其特点是：将全玻璃真空太阳集热管置于循环水套内，首先将全玻璃真空太阳集热管内部加热到80～250度，然后将真空管的管口密封，向循环水套内循环注入恒温的冷却水，保持10～20分钟，等真空管内部温度均匀一致、循环水套的进出水口的温度趋于一致时，开始数据记录，记录的数据包括真空管内管的管壁温度和外管的管壁温度，每隔一定的间隔时间记录一次，间隔的时间为5～60秒，计算真空管内管的管壁温度冷却速率，并根据斯蒂芬一玻尔兹曼定律，通过函数关系式 $\mathrm{\ϵ}=\frac{-\mathrm{CM}}{\mathrm{A\σ}(T_1^4-T_2^4)}\·\frac{{\mathrm{dT}}_1}{\mathrm{d\τ}}$ 计算各个温度点的发射比，

式中：ε为半球发射比，C为内玻璃管比热，M为内玻璃管质量，A为内玻璃管表面辐射面积，σ为玻尔兹曼常数，T1为内玻璃管管壁温度，T2为外玻璃管管壁温度，

最后绘制一个在一定温度范围内全玻璃真空太阳集热管的发射比变化曲线。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，记录的真空管内管的管壁温度取最少三个不同测温点温度的平均值。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，记录的外管的管壁温度取循环水套进出水口的两个温度的平均值。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，为了使真空管内管外壁上的选择性吸收涂层的温度均匀，在真空管内放置铜管或铝管，铜管或铝管紧贴管壁。由于金属的导热系数较高，同时选择性吸收涂层也以金属层为底层，加入铜管或铝管可以保证真空管内管作为一个整体，包括选择性吸收涂层、内玻璃管、铜管或铝管，其温度场趋于一致，保证了测试前提条件的成立。

本发明与现有技术相比，本发明提供一种基于瞬态卡计法基本原理的测试方法及测试装置，只需要测试全玻璃真空太阳集热管内管的管壁温度和外管的管壁温度这两个参数，即可确定全玻璃真空太阳集热管的选择性吸收涂层的冷却速率，再根据内玻璃管的比热、质量及表面积，即可计算出全玻璃真空太阳集热管的发射比。本发明提供的方法测试的参数较少，测量误差点少，另外可以测定一个温度范围内不同温度下的发射比，测试精度较高，有效地解决了目前全玻璃真空太阳集热管的选择性吸收涂层半球发射比测试难题。

                    附图说明

图1为本发明的测试装置的结构简图。

图2为绘制的集热管的半球发射比变化曲线示例。

                  具体实施方式

图1中：1、计算机；2、温度巡检仪；3、真空管；4、恒温水套；5、铜管或铝管；6、管壁温度传感器；7、水套温度传感器；8、保温套；9、循环泵；10、恒温水箱；11、电加热；12、温控仪。

本发明采用的测试装置由恒温系统、测温系统及数据处理系统三部分组成。其中恒温系统由恒温水套4、循环泵9、恒温水箱10、电加热11及温控仪12组成；测温系统由温度巡检仪2、铜管或铝管5、管壁温度传感器6、水套温度传感器7及保温套8组成；数据处理系统由计算机1、数据处理软件组成。

测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法为：将全玻璃真空太阳集热管置于循环水套内，首先将全玻璃真空太阳集热管内部加热到80～250度，然后将真空管的管口密封，向循环水套内循环注入恒温的冷却水，保持10～20分钟，等真空管内部温度均匀一致、循环水套的进出水口的温度趋于一致时，开始数据记录，记录的数据包括真空管内管的管壁温度和外管的管壁温度，记录的真空管内管的管壁温度取最少三个不同测温点温度的平均值，记录的外管的管壁温度取循环水套进出水口的两个温度的平均值。每隔一定的间隔时间记录一次，间隔的时间可以为5～60秒，计算真空管内管的管壁温度冷却速率，并根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，通过函数关系式 $\mathrm{\ϵ}=\frac{-\mathrm{CM}}{\mathrm{A\σ}(T_1^4-T_2^4)}\·\frac{d{T}_1}{\mathrm{d\τ}}$ 计算各个温度点的发射比，

式中：ε为半球发射比，C为内玻璃管比热，M为内玻璃管质量，A为内玻璃管表面辐射面积，σ为玻尔兹曼常数，T1为内玻璃管管壁温度，T2为外玻璃管管壁温度，

最后绘制一个在一定温度范围内全玻璃真空太阳集热管的发射比变化曲线。

为了使真空管内管外壁上的选择性吸收涂层的温度均匀，在真空管内放置铜管或铝管，铜管或铝管紧贴管壁。由于金属的导热系数较高，同时选择性吸收涂层也以金属层为底层，加入铜管或铝管可以保证真空管内管作为一个整体，包括选择性吸收涂层、内玻璃管、铜管或铝管，其温度场趋于一致，保证了测试前提条件的成立。为了使真空管外壁的温度恒定，使用循环泵将恒温水箱中的冷却水通过循环水套对真空管外壁进行冷却，保持外壁温度恒定。

Claims (4)

1.一种测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法，其特征在于：将全玻璃真空太阳集热管置于循环水套内，首先将全玻璃真空太阳集热管内部加热到80～250度，然后将真空管的管口密封，向循环水套内循环注入恒温的冷却水，保持10～20分钟，等真空管内部温度均匀一致、循环水套的进出水口的温度趋于一致时，开始数据记录，记录的数据包括真空管内管的管壁温度和外管的管壁温度，每隔一定的间隔时间记录一次，间隔的时间为5～60秒，计算真空管内管的管壁温度冷却速率，并根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，通过函数关系式

计算各个温度点的发射比，

式中：ε为半球发射比，C为内玻璃管比热，M为内玻璃管质量，A为内玻璃管表面辐射面积，σ为玻尔兹曼常数，T₁为内玻璃管管壁温度，T₂为外玻璃管管壁温度，

最后绘制一个在一定温度范围内全玻璃真空太阳集热管的发射比变化曲线。

2.根据权利要求1所述的测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法，其特征在于：记录的真空管内管的管壁温度取最少三个不同测温点温度的平均值。

3.根据权利要求1所述的测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法，其特征在于：记录的外管的管壁温度取循环水套进出水口的两个温度的平均值。

4.根据权利要求1所述的测试全玻璃真空太阳集热管半球发射比的方法，其特征在于：在真空管内放置铜管或铝管，铜管或铝管紧贴管壁，选择性吸收涂层、内玻璃管、铜管或铝管作为一个整体，保证其温度场趋于一致。

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