CN105486714A - 金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置 - Google Patents

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CN105486714A CN201510815272.1A CN201510815272A CN105486714A CN 105486714 A CN105486714 A CN 105486714A CN 201510815272 A CN201510815272 A CN 201510815272A CN 105486714 A CN105486714 A CN 105486714A
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韩雷涛
沈桥
袁逸中
沈斌
沈金俞
张怡
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

Abstract

本发明提出一种金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，能够模拟自然风吹环境下的热损测量，它包括风管(1)、至少一根加热棒(2)，风管(1)设有进风口和出风口，进风口与送风单元连接，风管(1)内设有支架(3)；加热棒(2)设于真空集热管(4)，各加热棒(2)均设有导热壳体(5)、第一温度传感器以及用于与真空集热管(4)内表面相贴的导热箔(6)，导热箔(6)设于导热壳体(5)外表面，各加热棒(2)均电连接有电功率表，电功率表电连接控制器，第一温度传感器与控制器电连接，各控制器均与电源单元电连接；真空集热管(4)的两端均设有用于将真空集热管(4)封闭的隔热封套(7)。

Description

金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置
技术领域
本发明涉及测量装置技术领域，具体讲是一种用于测量聚光太阳能金属玻璃封接式真空集热管的金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置。
背景技术
目前，真空集热管作为太阳能核心部件之一，是重点研究方向，而在聚光太阳能金属玻璃封接式真空集热管高温状态热量损失的测量装置这块研究较少，但目前国内聚光型太阳能真空管的应用越来越广泛(太阳能聚光发电、太阳能蒸汽等)，在能源、食品加工、材料加工、化学工业等方面都有广泛应用，因此急需这类测量装置以促进真空集热管的研究，甚至是促进整个太阳能行业的发展。
虽然现有技术公开了一种申请公布号为CN101887039A的中国专利申请太阳能集热管性能的真空测量装置，这种真空测量装置在金属管芯内安装电阻加热器和铜管，在两端安装辅助加热器和陶瓷保温套，以保证整个集热管加热均匀性，在铜管和金属管芯内壁之间安装多处热电偶测温，可对长度为4060毫米的集热管进行各种性能测量，当温度稳定在试验温度时的电阻加热器的使用功率即为集热管的热损失；采用红外摄像仪测量外层玻璃的温度即可测量集热管的热效率，但是由于集热管处于真空室进行测试，所以无法模拟自然风吹环境下的热损测量，而自然风吹环境是真空集热管实际使用环境中经常遇到的情况，因此模拟自然风吹环境下的热损测量具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够模拟自然风吹环境下的热损测量的金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置。
为解决上述技术问题，本发明提出一种金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，它包括风管、至少一根加热棒，风管设有进风口和出风口，进风口与送风单元连接，风管内设有用于安装真空集热管的支架；加热棒设于真空集热管，并沿真空集热管轴线方向依序分布，各加热棒均设有导热壳体、第一温度传感器以及用于与真空集热管内表面相贴的导热箔，导热箔设于导热壳体外表面，各加热棒均电连接有电功率表，电功率表电连接控制器，第一温度传感器与控制器电连接，各控制器均与电源单元电连接；真空集热管的两端均设有用于将真空集热管封闭的隔热封套。
采用上述结构后，与现有技术相比，本发明具有以下优点：位于风管内的真空集热管处于自然风吹环境下，能够模拟自然风吹环境下的热损测量，此外，加热棒的结构保证了与真空集热管内表面的充分接触，有利于测量准确，同时，本发明结构较为简单，测量高效精确。
作为改进，送风单元包括变频风机、换热器以及设于换热器的进风端的第一稳流格栅和出风端的第二稳流格栅，这样，风速、风温均可变，调整第一稳流格栅和第二稳流格栅能够调整风向，自然风吹环境更为真实，提供更为真实的测量结果。
作为改进，它还包括控制单元以及设于第二稳流格栅与支架之间并周向分布在风管中的多个第二温度传感器、多个风速传感器、多个湿度传感器，湿度传感器与第二稳流格栅之间设有周向分布的加湿器的喷雾口，变频风机、换热器、第二温度传感器、风速传感器、湿度传感器、加湿器分别与控制单元电连接，该结构使得本发明具有集成控制功能，同时实现反馈控制，由控制单元对风速、风温、风的湿度统一进行控制，自然风吹环境更为真实，提供更为真实的测量结果。
作为改进，风管设有可开闭的用于取放真空集热管的门，这样，便于取放真空集热管，便于测试实施。
作为改进，风管内表面设有用于吸收红外辐射的黑体材料层，这样，能够模拟黑天空环境，适用于黑天空时自然风吹环境的测量。
作为改进，风管包括依序同轴设置的第一圆柱段、喇叭段、第二圆柱段，第一圆柱段与喇叭段的小端连接，喇叭段的大端与第二圆柱段连接，安装在支架上的真空集热管的轴线与第一圆柱段的轴线相交并垂直，第一圆柱段设有所述的进风口，第二圆柱段设有所述的出风口，该结构适用于自然横风环境下的测量，使得本发明适用范围更广。
附图说明
图1为本发明金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置的结构示意图。
图2为本发明金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置的第二稳流格栅与支架之间并周向均布在风管中的传感器分布结构示意图。
图3为本发明金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置的自然横风环境下进行测量的风管的结构示意图。
图中所示，1、风管，2、加热棒，3、支架，4、真空集热管，5、导热壳体，6、导热箔，7、隔热封套，8、变频风机，9、换热器，10、第一稳流格栅，11、第二稳流格栅，12、第二温度传感器，13、风速传感器，14、湿度传感器，15、第一圆柱段，16、喇叭段，17、第二圆柱段，18、金属弹簧。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明：
本发明金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，它包括风管1、至少一根加热棒2，风管1设有进风口和出风口，进风口与送风单元连接，风管1内设有用于安装真空集热管4的支架3；加热棒2设于真空集热管4，并沿真空集热管4轴线方向依序分布，各加热棒2均设有导热壳体5、第一温度传感器以及用于与真空集热管4内表面相贴的导热箔6，导热箔6设于导热壳体5外表面，各加热棒2均电连接有电功率表，电功率表电连接控制器，第一温度传感器与控制器电连接，各控制器均与电源单元电连接；真空集热管4的两端均设有用于将真空集热管4封闭的隔热封套7。
举例采用的金属玻璃封接式真空集热管包括罩玻璃管、内钢管以及设于两端的金属弹簧18，金属弹簧18每端一个，罩玻璃管、内钢管相互套接，真空集热管4内表面指内钢管内表面。
导热壳体5、导热箔6分别为铜壳体、铜箔。
图1中为三根加热棒2，分别为左中右分布，左、右的两根分别设有伸出端，伸出端与隔热封套7内孔密封配合，位于真空集热管4内的部分才具有加热单元；每根加热棒2均单独电连接有一个电功率表，一个电功率表单独电连接有一个控制器，加热棒2、电功率表、控制器依序电连接形成一路，每一路的第一温度传感器与其对应的控制器电连接，对该路温度进行反馈控制，因此三根加热棒2就有独立的三路。
当每根加热棒2的温度均趋于稳定时，即可计时开始测量，通过电功率表读数计算热量，三根加热棒2的总热量Q即为真空集热管4的热量损耗。
各电功率表、控制器可与电脑电连接，以实现功率、温度、计时等数据自动化采集记录，进一步生成分析图表等。
送风单元包括变频风机8、换热器9以及设于换热器9的进风端的第一稳流格栅10和出风端的第二稳流格栅11。
第一稳流格栅10和第二稳流格栅11可以为电控格栅，这样，可以电动控制格栅角度，实现电动控制风向，更有利于自动化。
它还包括控制单元以及设于第二稳流格栅11与支架3之间并周向分布在风管1中的多个第二温度传感器12、多个风速传感器13、多个湿度传感器14，湿度传感器14与第二稳流格栅11之间设有周向分布的加湿器的喷雾口，变频风机8、换热器9、第二温度传感器12、风速传感器13、湿度传感器14、加湿器分别与控制单元电连接。
风管1设有可开闭的用于取放真空集热管4的门。
风管1内表面设有用于吸收红外辐射的黑体材料层，黑体材料层采用现有材料即可。
对于自然横风环境下进行测量，风管1的结构为，风管1包括依序同轴设置的第一圆柱段15、喇叭段16、第二圆柱段17，第一圆柱段15与喇叭段16的小端连接，喇叭段16的大端与第二圆柱段17连接，安装在支架3上的真空集热管4的轴线与第一圆柱段15的轴线相交并垂直，第一圆柱段15设有所述的进风口，第二圆柱段17设有所述的出风口
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，其特征在于，它包括风管(1)、至少一根加热棒(2)，风管(1)设有进风口和出风口，进风口与送风单元连接，风管(1)内设有用于安装真空集热管(4)的支架(3)；加热棒(2)设于真空集热管(4)，并沿真空集热管(4)轴线方向依序分布，各加热棒(2)均设有导热壳体(5)、第一温度传感器以及用于与真空集热管(4)内表面相贴的导热箔(6)，导热箔(6)设于导热壳体(5)外表面，各加热棒(2)均电连接有电功率表，电功率表电连接控制器，第一温度传感器与控制器电连接，各控制器均与电源单元电连接；真空集热管(4)的两端均设有用于将真空集热管(4)封闭的隔热封套(7)。
2.根据权利要求1所述的金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，其特征在于，送风单元包括变频风机(8)、换热器(9)以及设于换热器(9)的进风端的第一稳流格栅(10)和出风端的第二稳流格栅(11)。
3.根据权利要求2所述的金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，其特征在于，它还包括控制单元以及设于第二稳流格栅(11)与支架(3)之间并周向分布在风管(1)中的多个第二温度传感器(12)、多个风速传感器(13)、多个湿度传感器(14)，湿度传感器(14)与第二稳流格栅(11)之间设有周向分布的加湿器的喷雾口，变频风机(8)、换热器(9)、第二温度传感器(12)、风速传感器(13)、湿度传感器(14)、加湿器分别与控制单元电连接。
4.根据权利要求1所述的金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，其特征在于，风管(1)设有可开闭的用于取放真空集热管(4)的门。
5.根据权利要求1所述的金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，其特征在于，风管(1)内表面设有用于吸收红外辐射的黑体材料层。
6.根据权利要求1所述的金属玻璃封接式真空集热管高温状态热损测量装置，其特征在于，风管(1)包括依序同轴设置的第一圆柱段(15)、喇叭段(16)、第二圆柱段(17)，第一圆柱段(15)与喇叭段(16)的小端连接，喇叭段(16)的大端与第二圆柱段(17)连接，安装在支架(3)上的真空集热管(4)的轴线与第一圆柱段(15)的轴线相交并垂直，第一圆柱段(15)设有所述的进风口，第二圆柱段(17)设有所述的出风口。
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