CN106248729B - 一种太阳池集热效率分析试验装置 - Google Patents

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    • 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

本发明提出一种太阳池集热效率分析试验装置，属于太阳池储能效率分析领域，该装置包括辐射量可调节的太阳光模拟器、高度可调节的东西向金属滑道、长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽和测量装置，其中，所述的太阳光模拟器设置于东西向金属滑道上，太阳池盛放凹槽放置于东西向金属滑道下端，测量装置通过螺旋钮固定于太阳池盛放凹槽上端；本发明在设计盛放装置时充分考虑到了太阳池不同尺寸的问题，各方向木方均可移动调节，适应不同尺寸的太阳池的测量；温度传感器和取样用的注射滴管既在测量前调节又在测量时固定，既适应了不同盐梯度层的太阳池的测量又在测量过程中很好的保持的太阳池的稳定性，避免对实验结果产生影响。

Description

一种太阳池集热效率分析试验装置
技术领域
本发明属于太阳池储能效率分析领域，具体涉及一种太阳池集热效率分析试验装置。
背景技术
随着人类社会的不断进步资源日益枯竭，人类在寻找新能源的道路上不断探索；在风能、潮汐能、太阳能等众多新能源中，太阳能是取之不尽用之不竭的新型清洁能源；但是如何收集和储存太阳能成了一个难题，自1902年匈牙利的一位物理学家偶然发现天然盐湖下层水温高于上层水温是因为不同盐梯度的湖水具有吸收并储存太阳能的能力之后，全世界各国科学家针对太阳池的研究日益增多；太阳池作为一种既能吸热又能蓄热的装置检测其能否应用到实际中的一个重要指标就是集热效率，而盐梯度层的稳定程度则对集热效果有很大的影响；因此为了准确评判出某一太阳池的各方面性能则需要一种可以检测集热效率和盐梯度层稳定程度的装置；但是由于这一原理发现较晚，多方面技术还很不成熟，目前并没有一种标准的用于检测太阳池热效率的装置，因此对太阳池的热效率评价并不统一。
在测量太阳池的热效率时要针对不同型号、不同梯度层数、不同盐层厚度的太阳池设计不同的温度传感器和取样器的放置位置，临时组装较为复杂，为快速测量太阳池的各方面性能带来麻烦。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种太阳池集热效率分析试验装置，以达到根据太阳池的实际使用环境调节太阳光模拟器提供的辐射量，进而检测太阳池各层温度、浊度、盐度变化，分析太阳池的集热效率的目的。
一种太阳池集热效率分析试验装置，包括辐射量可调节的太阳光模拟器、高度可调节的东西向金属滑道、长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽和测量装置，其中，所述的太阳光模拟器设置于东西向金属滑道上，太阳池盛放凹槽放置于东西向金属滑道下端，测量装置通过螺旋钮固定于太阳池盛放凹槽上端。
所述的长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽，包括底部木方、侧方木方、太阳池高度调节木板和测量装置高度调节木板，其中，所述的底部木方四周分别设置有侧方木方，底部木方的上端通过螺旋钮固定有太阳池高度调节木板，所述的测量装置高度调节木板，通过螺旋钮固定于相对的两个侧方木方上端。
所述的测量装置，包括支架、固定杆、多个温度传感器、多个注射滴管和补盐通道，其中，支架的中部设置有固定杆和补盐通道，且与支架垂直设置，所述的温度传感器和注射滴管固定设置于固定杆上，支架放置于太阳池盛放凹槽的测量装置高度调节木板上端。
所述的太阳光模拟器，其发射光源光谱与太阳光光谱一致，且根据所需模拟不同地区太阳光照射情况，通过调节电流调节模拟器的辐射量和辐射面积，电流可调节范围22～30A；太阳光模拟器通过在东西向金属滑道上滑动调节高度，进而模拟太阳东升西落的规律。
所述的太阳池高度调节木板，其上端放置太阳池。
所述的温度传感器，其个数与注射滴管的个数相同，均等于太阳池的盐梯度层数，太阳池的每个盐梯度层设置一个温度传感器和一个注射滴管。
所述的固定杆，采用塑料棒，且设置有刻度。
所述的补盐通道采用PVC材质。
本发明优点：
本发明在设计盛放装置时充分考虑到了太阳池不同尺寸的问题，更方向木方均可移动调节，可以适应不同尺寸的太阳池的测量。针对测量装置，温度传感器和取样用的注射滴管既可以在测量前调节又可以在测量时固定，这样既适应了不同盐梯度层的太阳池的测量又在测量过程中很好的保持的太阳池的稳定性，避免对实验结果产生影响，减少测量时装置组装的复杂性有着明显优势和重要意义。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的太阳池集热效率分析试验装置示意图；
图2为本发明一种实施方式的长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽结构示意图；
图3为本发明一种实施方式的测量装置结构示意图；
图4为本发明一种实施方式的太阳光模拟器结构示意图；
图5为本发明一种实施方式的螺旋钮示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
本发明中，如图1所示，太阳池集热效率分析试验装置包括辐射量可调节的太阳光模拟器1、高度可调节的东西向金属滑道2、长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽3和测量装置4，其中，所述的太阳光模拟器1设置于东西向金属滑道2上，太阳池盛放凹槽3放置于东西向金属滑道2下端，测量装置4通过螺旋钮固定于太阳池盛放凹槽3上端；
本发明中，如图2所示，长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽3包括底部木方3-1、侧方木方3-2、太阳池高度调节木板3-3和测量装置高度调节木板3-4，其中，所述的底部木方3-1四周分别设置有侧方木方3-2，太阳池盛放凹槽3的四壁，即侧方木方3-2均可移动调节长度和宽度(太阳池长度范围：0.2～1m，太阳池宽度范围：0.2～1m)，底部木方3-1的上端通过螺旋钮固定有太阳池高度调节木板3-3(木板长0.8m，宽0.8m，高0.03m，下部具有0.3m的不锈钢螺旋可调顶托，可通过旋进旋出下方木板调节高度)，便于根据测试需要调节凹槽大小，所述的测量装置高度调节木板3-4，通过螺旋钮固定于相对的两个侧方木方3-2上端；测量装置高度调节木板3-4(长1m，宽0.2m，高0.02m，下方带有0.3m不锈钢螺旋可调顶托，可通过旋进旋出下方木板调节高度，进而调节上方架放的钢筋的高度)，用于架放钢筋(支架4-1)；所述的太阳池高度调节木板3-3，其上端放置太阳池；
本发明中，如图3所示，测量装置4包括支架4-1、固定杆4-2、多个温度传感器4-3、多个静脉注射滴管4-4和补盐通道4-5，所述的支架4-1采用钢筋，固定杆4-2采用塑料棒且设置有刻度(0-1m，分度值1mm，半径0.005m，高0.9m)，补盐通道4-5采用PVC材质(半径0.045m，高0.9m，直径0.09m，可以用于补充盐质损失，维持太阳池的稳定性)，温度传感器4-3采用T110数显传感器；其中，支架4-1的中部设置有固定杆4-2和补盐通道4-5，其高度均通过紧固螺栓调节，且与支架4-1垂直设置，所述的温度传感器4-3(用于测量温度，实时显示温度值)和静脉注射滴管4-4(用于测定盐度和浊度时取样，长度为1m)捆绑于固定杆4-2上，支架4-1放置于太阳池盛放凹槽3的测量装置高度调节木板3-4上端；
本发明中，可调节高度的温度传感器4-3可以测量0～0.67m高度范围内的不同盐梯度层的温度(0～100℃)，可调节高度的静脉注射滴管4-4可以吸取0～0.67m高度范围内的不同盐梯度层的盐溶液，取样可用于测量太阳池不同盐梯度层的盐度和浊度，温度传感器4-3个数与静脉注射滴管4-4的个数相同，均等于太阳池的盐梯度层数，太阳池的每个盐梯度层设置一个温度传感器和一个注射滴管；
本发明中，如图4所示，太阳光模拟器1，其发射光源光谱与太阳光光谱一致，且根据所需模拟不同地区太阳光照射情况，通过调节电流调节模拟器1的辐射量，辐射面积1平方米，电流可调节范围22～30A；太阳光模拟器1放置在高度可调节的东西向金属滑道2上，可根据需要调节太阳光模拟器1(1.0m～2m)，也可以根据太阳东升西落的规律在滑道上移动太阳光模拟器1，调节太阳光模拟器1的角度(与凹槽上表面夹角0～180°)以提高实验的精准性；
本发明中，根据太阳池大小通过不锈钢螺旋钮(如图5所示)调节补盐通道、静脉注射滴管和温度传感器的位置及高度，固定好各装置后根据太阳池的实际使用地区的气象状况调节太阳光模拟器的辐射量，进行模拟实际测量太阳池的温度、盐度、浊度，以此评价分析太阳池的热效率、蓄热能力、盐梯度层稳定性等指标；
实施例1：
实施例1中，将长89cm，宽67cm，高63cm的太阳池放入测试装置中，太阳池具体参数如下：
下对流层(LCZ)为高度31cm盐度30％的仿海水溶液，非对流层第一层(NCZ1)为高度6cm盐度25％的仿海水溶液，非对流层第二层(NCZ2)为高度6cm盐度20％的仿海水溶液，非对流层第三层(NCZ3)为高度6cm盐度15％的仿海水溶液，非对流层第四层(NCZ4)为高度6cm盐度10％的仿海水溶液，非对流层第五层(NCZ5)为高度6cm盐度5％的仿海水溶液，上对流层(UCZ)为高度3cm盐度0％的仿海水溶液；
实施例1中，如图3所示，将测量装置放入太阳池中，其中温度传感器在LCZ层设置3个，在每一个非对流层和上对流层分别放置一个；测量盐度和浊度的取样器则在各层各方一个，共7个；
实施例1中，开启太阳光模拟器开始测量，其中部分结果如表1、2、3所示：
表1温度测量数据
表2盐度测量数据
表3浊度测量数据
实施例2：
实施例2中，将长38cm，宽26cm，高22cm的太阳池放入测试装置中，太阳池具体参数如下：
下对流层(LCZ)为高度6cm饱和的仿海水溶液，非对流层第一层(NCZ1)为高度4cm盐度25％的仿海水溶液，非对流层第二层(NCZ2)为高度4cm盐度15％的仿海水溶液，非对流层第三层(NCZ3)为高度4cm盐度5％的仿海水溶液，上对流层(UCZ)为高度1cm盐度0％的自来水；
实施例2中，将测量装置放入太阳池中，其中温度传感器在LCZ层、非对流层和上对流层分别放置一个，测量盐度和浊度的取样器则在各层各方一个；开启太阳光模拟器开始测量，其中部分结果如下：
盐度数据：
表4不同盐度层数平均温度数据记录

Claims (6)

1.一种太阳池集热效率分析试验装置，其特征在于，包括辐射量可调节的太阳光模拟器、高度可调节的东西向金属滑道、长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽和测量装置，其中，所述的太阳光模拟器设置于东西向金属滑道上，太阳池盛放凹槽放置于东西向金属滑道下端，测量装置通过螺旋钮固定于太阳池盛放凹槽上端；
所述的长宽高均可调节的太阳池盛放凹槽，包括底部木方、侧方木方、太阳池高度调节木板和测量装置高度调节木板，其中，所述的底部木方四周分别设置有侧方木方，底部木方的上端通过螺旋钮固定有太阳池高度调节木板，所述的测量装置高度调节木板，通过螺旋钮固定于相对的两个侧方木方上端；
所述的测量装置，包括支架、固定杆、多个温度传感器、多个注射滴管和补盐通道，其中，支架的中部设置有固定杆和补盐通道，且与支架垂直设置，所述的温度传感器和注射滴管固定设置于固定杆上，支架放置于太阳池盛放凹槽的测量装置高度调节木板上端。
2.根据权利要求1所述的太阳池集热效率分析试验装置，其特征在于，所述的太阳光模拟器，其发射光源光谱与太阳光光谱一致，且根据所需模拟不同地区太阳光照射情况，通过调节电流调节模拟器的辐射量和辐射面积，电流可调节范围22～30A；太阳光模拟器通过在东西向金属滑道上滑动调节高度，进而模拟太阳东升西落的规律。
3.根据权利要求1所述的太阳池集热效率分析试验装置，其特征在于，所述的太阳池高度调节木板，其上端放置太阳池。
4.根据权利要求1所述的太阳池集热效率分析试验装置，其特征在于，所述的温度传感器，其个数与注射滴管的个数相同，均等于太阳池的盐梯度层数，太阳池的每个盐梯度层设置一个温度传感器和一个注射滴管。
5.根据权利要求1所述的太阳池集热效率分析试验装置，其特征在于，所述的固定杆，采用塑料棒，且设置有刻度。
6.根据权利要求1所述的太阳池集热效率分析试验装置，其特征在于，所述的补盐通道采用PVC材质。
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US4429683A (en) * 1982-09-29 1984-02-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Gradient zone boundary control in salt gradient solar ponds
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温棚太阳池模拟实验研究;肖树阳 等;《盐湖研究》;20130331;第21卷(第1期);57-61 *

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