CN103175613A

CN103175613A - 太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置

Info

Publication number: CN103175613A
Application number: CN2013100901338A
Authority: CN
Inventors: 薛黎明; 刘伯昂
Original assignee: Rayspower Energy Group Co Ltd
Current assignee: Beijing lvbei blockchain Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2013-03-20
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2033-03-20
Also published as: CN103175613B

Abstract

本发明一种太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，包括设置在集热管的真空腔内的测量模块和数据模块，测量模块包括转臂及设置于其一端的温度和热辐射传感器，数据模块包括接收器和数据处理器，转臂在真空腔内转动、定位，温度和热辐射传感器在真空腔内的径向不同位置形成若干个测量点，温度和热辐射传感器在各个测量点感应来自吸热管方向的热辐射量及温度。本发明通过对腔内沿径向方向上各点热辐射温度的测量，将真空辐射温度随径向空间位置的变化与真空度的对应关系罗列一体，从实验数据中得到真空度与隔热效率的相应联系，由此在真空度与隔热效率之间寻求平衡点，以便使制造成本与集热效率达到最佳综合效率。

Description

太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置

技术领域

本发明涉及太阳热发电集热管测试装置，尤其是一种太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置。

背景技术

目前的光热发电行业中，聚光装置主要有槽式与塔式两种。塔式是以镜阵列光反射单元受控反射，将阳光直接汇聚到塔式光收集器，一般采取架高且固定的光热集热器，然后再经过热吸收、热交换、热传导将所采集热量送至热发电系统。另外槽式发电一般为单轴跟踪，所反射阳光的焦距点轨迹为一条直线，直线上放置光热集热管，管长约几十米，通过此管收集热量并传输外送。

以上两种方式中槽式发电的机械系统运动的控制是一维的相对简单，却也存在集热管延伸较长所带来的成本以及维护问题。尤其是其隔热透光层的真空度直接影响着传热效率，真空度与隔热度是成正比的，即真空度相对高隔热效果就相对的好，然而真空度与制造成本却也是成正比，由此产生矛盾，如果掌握不好两者的合理平衡就会带来制造成本增加或传热效率降低的相关问题而直接影响产品的性价比。

就槽式发电的集热管而言，真空度与温度、热量辐射有着密切的联系，当然这些参数的即时测量与反馈与否也就成了研究系统总体综合效率及其相应试验验证的关键。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于太阳热发电集热管真空腔热辐射及温度监控的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置。

为实现上述目的，本发明一种太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，包括设置在集热管的真空腔内的测量模块和数据模块，其中，测量模块包括转臂及设置于其一端的温度和热辐射传感器，数据模块包括接收器和数据处理器，转臂在真空腔内转动、定位，温度和热辐射传感器在真空腔内的径向不同位置形成若干个测量点，温度和热辐射传感器在各个测量点感应来自吸热管方向的热辐射量及温度，其测量的数据传输给接收器、数据处理器进行处理。

进一步，所述集热管由两个异径同轴的圆柱筒固定密封嵌套而成，外侧为石英质的透光管和内侧为钢制吸热管，其中透光管短于吸热管，并且透光管的两端气密封闭，所围成的圆套筒形空间进行抽真空处理形成圆套筒形的所述真空腔。

进一步，所述测量模块还包括测量盒以及设置于其内的感应充电电源、微带天线和旋转驱动器，所述转臂、温度和热辐射传感器也均设置于测量盒内，测量盒贴装于所述真空腔一端的内壁上。

进一步，所述测量盒与所述真空腔相互贴装的一侧表面上设置有所述感应充电电源和微带天线，其相对的另一侧设置有所述旋转驱动器、转臂、温度和热辐射传感器，其中所述旋转驱动器的底座固定在所述测量盒上，其驱动端固定连接转臂的上端。

进一步，所述转臂的下端与所述温度和热辐射传感器无摩擦球铰连接，所述温度和热辐射传感器能够绕转臂的下端端点无摩擦自由转动。

进一步，所述温度和热辐射传感器设置为单向热辐射接收结构，其接收口带有磁性，其形状与钢制的所述吸热管的外形匹配且磁场相互吸引，以保持在转动、定位过程中接收方向始终对准所述吸热管的轴心；另外，其外表面涂敷反光涂层。

进一步，所述微带天线频率根据石英材料的电磁波频率透过性设置，所述温度和热辐射传感器与所述微带天线通过信号线电气连接。

进一步，所述旋转驱动器外罩、转臂、热辐射传感器外壳及测量盒制造材料为聚酰亚胺。

进一步，所述感应充电电源通过供电电气线路分别与所述旋转驱动器、温度和热辐射传感器电气连接，并且所述感应充电电源透过所述透光管接受外部的感应充电器进行充电。

进一步，所述数据模块还包括微机、显示器，所述接收器为无线接收器，无线接收器接收所述微带天线所发射的信号，并传输给所述数据处理器、微机,微机对信号进行处理并在显示器上显示。

进一步，所述温度和热辐射传感器对温度的测量考虑真空度的影响，进而采用温度与真空度的经验公式进行修正。

本发明太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，设置于用于太阳能光热发电的集热管真空腔内，通过对此柱形腔内沿径向方向上各点热辐射温度的测量，将真空辐射温度随径向空间位置的变化以及与真空度的对应关系罗列一体，从实验数据中得到真空度与隔热效率的相应联系，由此在真空度与隔热效率之间寻求平衡点，以便使制造成本与集热效率达到最佳匹配。

附图说明

图1为本发明装置的安装位置及结构示意图；

图2a为本发明装置的第一工作状态示意图；

图2b为本发明装置的第二工作状态示意图；

图2c为本发明装置的第三工作状态示意图；

图3为本发明装置数据模块的工作原理示意图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。

本发明一种太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，包括设置在集热管的真空腔9内的测量模块和数据模块。测量模块包括测量盒1以及设置于其内的感应充电电源4、旋转驱动器5、转臂6以及设置于其一端的温度和热辐射传感器7；数据模块包括无线接收器11、微机14、显示器13以及数据处理器12。

其中，集热管的具体结构为：如图1所示，集热管由两个异径同轴的圆柱筒固定密封嵌套而成，外侧为石英质的透光管2和内侧为钢制吸热管3，其中透光管2短于吸热管3，并且透光管2的两端气密封闭，所围成的圆套筒形空间进行抽真空处理形成圆套筒形真空腔9。

测量模块安放位置及其工作原理：如图1、2a、2b、2c所示：测量模块集成于测量盒1内，测量盒1固定贴装于集热管外侧石英质的透光管2和内侧钢制吸热管3所围成的圆套筒形真空腔9一端的内壁上。

在测量盒1贴装一侧的表面8设置有感应充电电源4和微带天线（图中未示）。而另一侧沿圆套筒形真空腔9的径向从外到内设置旋转驱动器5、转臂6、温度和热辐射传感器7，其中旋转驱动器5的底座固定在测量盒1上，其驱动端固定连接转臂6上端来使转臂6可绕旋转驱动器5转动、定位，从而使得温度和热辐射传感器7在真空腔9内的径向不同位置形成若干个测量点，温度和热辐射传感器7在各个测量点感应来自吸热管方向的热辐射量及温度。转臂6下端与温度和热辐射传感器7无摩擦球铰连接，可使温度和热辐射传感器7绕转臂6的下端端点无摩擦自由转动。

温度和热辐射传感器7设置为单向热辐射接收结构，其接收口带有磁性，其形状与钢制的吸热管3的外形匹配且磁场相互吸引，以保持在转动、定位过程中接收方向始终对准吸热管3的轴心；另外，其外表面涂敷反光涂层。温度和热辐射传感器7对温度的测量考虑真空度的影响，进而采用温度与真空度的经验公式进行修正。

旋转驱动器外罩、转臂、热辐射传感器外壳及测量盒制造材料为聚酰亚胺。微带天线频率根据石英材料的电磁波频率透过性设置，温度和热辐射传感器7与微带天线通过信号线电气连接。感应充电电源4设置功能有两个:其一设置为通过供电电气线路分别与旋转驱动器5、温度和热辐射传感器7电气连接；其二设置为可透过透光管2接受外部的感应充电器的充电。

工作时旋转驱动器5受控转动定位，与其相对应，温度和热辐射传感器7则在圆套筒形真空腔9径向的不同位置感应来自吸热管3方向的热辐射量及所在点的温度，并将其数据信号进行处理、放大，而后馈至微带天线向外界发射。

数据模块及其工作原理：如图3所示：设置于集热管之外的数据模块（虚线框10范围）含有无线接收器11、微机14、显示器13以及数据处理器12。当无线接收器11接收到测量模块（图中未示）微带天线所发射的信号后，即时进行模数转换并传输给数据处理器12、数据处理器12按微机14的指令将数字信号进行相应处理并传输至微机14、微机14再将传入的信号以相应软件进行分析计算并将结果上传，同时在显示器13加以显示。

Claims

1.一种太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，该装置包括设置在集热管的真空腔内的测量模块和数据模块，其中，测量模块包括转臂及设置于其一端的温度和热辐射传感器，数据模块包括接收器和数据处理器，转臂在真空腔内转动、定位，温度和热辐射传感器在真空腔内的径向不同位置形成若干个测量点，温度和热辐射传感器在各个测量点感应来自吸热管方向的热辐射量及温度，其测量的数据传输给接收器、数据处理器进行处理。

2.如权利要求1所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述集热管由两个异径同轴的圆柱筒固定密封嵌套而成，外侧为石英质的透光管和内侧为钢制吸热管，其中透光管短于吸热管，并且透光管的两端气密封闭，所围成的圆套筒形空间进行抽真空处理形成圆套筒形的所述真空腔。

3.如权利要求1所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述测量模块还包括测量盒以及设置于其内的感应充电电源、微带天线和旋转驱动器，所述转臂、温度和热辐射传感器也均设置于测量盒内，测量盒贴装于所述真空腔一端的内壁上。

4.如权利要求3所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述测量盒与所述真空腔相互贴装的一侧表面上设置有所述感应充电电源和微带天线，其相对的另一侧设置有所述旋转驱动器、转臂、温度和热辐射传感器，其中所述旋转驱动器的底座固定在所述测量盒上，其驱动端固定连接转臂的上端。

5.如权利要求3所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述转臂的下端与所述温度和热辐射传感器无摩擦球铰连接，所述温度和热辐射传感器能够绕转臂的下端端点无摩擦自由转动。

6.如权利要求3所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述温度和热辐射传感器设置为单向热辐射接收结构，其接收口带有磁性，其形状与钢制的所述吸热管的外形匹配且磁场相互吸引，以保持在转动、定位过程中接收方向始终对准所述吸热管的轴心；另外，其外表面涂敷反光涂层，并且温度和热辐射传感器对温度的测量考虑真空度的影响，进而采用温度与真空度的经验公式进行修正。

7.如权利要求3所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述微带天线频率根据石英材料的电磁波频率透过性设置，所述温度和热辐射传感器与所述微带天线通过信号线电气连接。

8.如权利要求3所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述旋转驱动器外罩、转臂、热辐射传感器外壳及测量盒制造材料为聚酰亚胺。

9.如权利要求3所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述感应充电电源通过供电电气线路分别与所述旋转驱动器、温度和热辐射传感器电气连接，并且所述感应充电电源透过所述透光管接受外部的感应充电器进行充电。

10.如权利要求3所述的太阳热发电集热管真空温度辐射场测试装置，其特征在于，所述数据模块还包括微机、显示器，所述接收器为无线接收器，无线接收器接收所述微带天线所发射的信号，并传输给所述数据处理器、微机,微机对信号进行处理并在显示器上显示。