CN109084492B - 一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统和方法。所述集热管热损测试系统包括电加热系统、循环系统；所述电加热系统中设有加热棒和导热介质，所述电加热系统设有进口端和出口端；所述循环系统连接电加热系统，保证电加热系统内导热介质的循环；所述电加热系统的进口端和出口端还分别连接有流量监测系统，用于控制并监测导热介质的流量；所述电加热系统还连有温度监测系统，用于监测并控制电加热系统内部温度；所述电加热系统还设有多个控制阀，用于控制导热介质的流通。本发明的方法可以模拟计算集热管的不同工况温度下的热损失，由于测试过程中保证了导热介质、流量以及温度的一致性，所计算的热损失误差小，准确率高。

Description

一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统和方法

技术领域

本发明属于太阳能集热器领域，具体涉及一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统和方法。

背景技术

在太阳能热利用领域，集热管做为太阳能的心脏，是将太阳能转换成热能的主要场所，太阳能集热管的性能影响因素有许多方面，包括真空夹层的真空度、高温排气效果、吸气剂的选型及数量等等都是关键因素。

热损是太阳能集热管的主要性能之一，表征着集热管的能量转换效率，表征集热管的产品可靠性或耐久性。

目前，传统的热损测试方法是在一个稳定的环境下，在集热管的里面插入加热棒，以空气为介质，通过消耗电能做功转换成太阳能集热管的平均热损失。采用该传统测试方法，需要将集热管放置在一个固定试验室内，将电加热棒插入集热管内加热，靠干烧将管内温度升高，导热介质相当于是空气，与现实工况上导热介质为高温导热油有差异性，其所测试的热损数据存在误差、不准确性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统和方法，克服现有技术中所存在的缺陷。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统，包括电加热系统、循环系统；所述电加热系统中设有加热棒和导热介质，所述电加热系统设有进口端和出口端；所述循环系统连接电加热系统，保证电加热系统内导热介质的循环；所述电加热系统的进口端和出口端还分别连接有流量监测系统，用于控制并监测导热介质的流量；所述电加热系统还连有温度监测系统，用于监测并控制电加热系统内部温度；所述电加热系统还设有多个控制阀，用于控制导热介质的流通。

进一步地，所述流量监测系统为流量计；所述温度监测系统包括与电加热系统连接的用于检测电能消耗的电能表，以及设于电加热系统的进口端和出口端的温度计。

进一步地，电加热系统的进口端和出口端分别设有第一控制阀，所述进口端和出口端之间连通并设有第二控制阀。

一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试方法，包括以下步骤：

S1、将集热管热损测试系统的电加热系统内通入导热介质后，外部通过保温材料进行保温，并将集热管热损测试系统置于集热管实际工作工况环境下；

S2、将电加热系统的进口端和出口端分别连接流量计，同时电加热系统连接电能表；

S3、关闭第一控制阀，打开第二控制阀，通过流量计监测导热介质流量一定时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度相同，记录下此温度下的电能消耗Q；

S4、将集热管连接至电加热系统的进口端和出口端，分别打开第一控制阀，关闭第二控制阀，使导热介质流通至集热管内循环，通过流量计监测导热介质流量与步骤S3中一致时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度与步骤S3所述温度一致，并记录该温度下的电能消耗q；

S5、由Q和q计算出在上述温度下集热管所消耗的电能Q′，Q′＝Q-q；

S6、计算太阳能集热器的平均热损失Q_平均，Q_平均＝Q′/(N*L)，其中，N为太阳能集热器中集热管的数量，L为集热管的长度。

进一步地，步骤S3中，温度计显示温度为集热管在不同工况下的温度，所获得电能消耗对应不同工况下的电能消耗。

进一步地，所述保温材料为保温岩棉。

进一步地，导热介质为高温导热油。

本发明所提供的一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统和方法，通过采用相同导热介质、相同流量下，在空载和放入集热管时，分别对集热管热损测试系统进行电能消耗的测试，从而计算出集热管的热损。本发明的方法可以模拟计算集热管的不同工况温度下的热损失，由于测试过程中保证了导热介质、流量以及温度的一致性，所计算的热损失误差小，准确率高。

附图说明

图1为本发明集热管热损测试系统的简单示意图。

元件标号说明

1 电加热系统 2 循环系统

3 流量监测系统 4 温度计

5 第一控制阀 6 第二控制阀

11 进口端 12 出口端。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统，包括电加热系统1、循环系统2；所述电加热系统1中设有加热棒和导热介质，所述电加热系统1设有进口端11和出口端12；所述循环系统2连接电加热系统1，保证电加热系统1内导热介质的循环；所述电加热系统1的进口端11和出口端12还分别连接有流量监测系统3，用于控制并监测导热介质的流量；所述电加热系统1还连有温度监测系统，用于监测并控制电加热系统内部温度；所述电加热系统1还设有多个控制阀，用于控制导热介质的流通。

本发明中所采用的电加热系统1为常规的加热系统，内部设有加热棒实现电加热。所述电加热系统1内部还通里导热介质，通过循环系统2实现循环。所述循环系统2可以循环泵，设于电加热系统1的近出口端12位置。

进一步地，所述流量监测系统3为流量计，用于检测导热介质的流量。所述温度监测系统包括与电加热系统连接的用于检测电能消耗的电能表，以及设于电加热系统的进口端11和出口端12的温度计4。其中，所述电能表设于电加热系统壳体的供电柜处，可用于显示电加热系统的电能消耗(图1中未显示)。

进一步地，电加热系统1的进口端11和出口端12分别设有第一控制阀5，所述进口端11和出口端12之间连通并设有第二控制阀6，分别用于控制导热介质流量。

一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试方法，包括以下步骤：

S1、将集热管热损测试系统的电加热系统内通入导热介质后，外部通过保温材料进行保温，并将集热管热损测试系统置于集热管实际工作工况环境下；

S2、将电加热系统的进口端和出口端分别连接流量计，同时电加热系统连接电能表；

S3、关闭第一控制阀，打开第二控制阀，通过流量计监测导热介质流量一定时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度相同，记录下此温度下的电能消耗Q；

S4、将集热管连接至电加热系统的进口端和出口端，分别打开第一控制阀，关闭第二控制阀，使导热介质流通至集热管内循环，通过流量计监测导热介质流量与步骤S3中一致时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度与步骤S3所述温度一致，并记录该温度下的电能消耗q；

S5、由Q和q计算出在上述温度下集热管所消耗的电能Q′，Q′＝Q-q；

S6、计算太阳能集热器的平均热损失Q_平均，Q_平均＝Q′/(N*L)，其中，N为太阳能集热器中集热管的数量，L为集热管的长度。

进一步地，步骤S3中，温度计显示温度为集热管在不同工况下的温度，所获得电能消耗对应不同工况下的电能消耗。

进一步地，所述保温材料为保温岩棉。

进一步地，导热介质为高温导热油。

具体地，同时实施例对本发明的测试方法进一步介绍：

实施例1

模拟测试实际工况温度为200℃时，太阳能集热器的集热管热损，包括以下步骤：

S1、将集热管热损测试系统的电加热系统内通入导热介质后，外部通过保温材料进行保温，并将集热管热损测试系统置于集热管实际工作工况环境下；

S2、将电加热系统的进口端和出口端分别连接流量计，同时电加热系统连接电能表；

S3、关闭第一控制阀，打开第二控制阀，通过流量计监测导热介质流量一定时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度均为200℃，记录下此温度下的电能消耗Q；

S4、将集热管连接至电加热系统的进口端和出口端，分别打开第一控制阀，关闭第二控制阀，使导热介质流通至集热管内循环，通过流量计监测导热介质流量与步骤S3中一致时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度为200℃，并记录该温度下的电能消耗q；

S5、由Q和q计算出在上述温度下集热管所消耗的电能Q′，Q′＝Q-q；

S6、计算太阳能集热器的平均热损失Q_平均，Q_平均＝Q′/(N*L)，其中，N为太阳能集热器中集热管的数量，L为集热管的长度。

由此即可计算出太阳能集热器在实际工况200℃下，集热管的热损失结果。由于本实施例中，集热管热损测试系统接入集热管之前(即空载时)，和接入集热管之后的导热介质相同、流量相同，加热的温度均为实际工况温度，因此，通过计算加入集热管后集热管热损测试系统的电能消耗，与空载时的集热管热损测试系统的电能消耗之间的差值，即为集热管所损失的热能消耗，即集热管热损失。

实施例2

当计算不同工况温度下的集热管热损失时，通过控制S3和S4中的温度与工况温度一致即可计算出所需工况温度下的集热管热损失。

总之，本发明中的槽式太阳能集热器的集热管热损测试系统和方法，采用集热管热损测试系统，在相同的条件下，获得加入集热管前后所消耗的电能，从而计算出集热管所消耗的电能，最终获得太阳能集热器的平均热损失。由于整个测试方法，模拟实际工况温度，且外界影响条件(如导热介质、流量等)保持一致，因此，所获得热损失结果准确，误差小，更具有真实性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种槽式太阳能集热器的集热管热损测试方法，其特征在于，采用集热管热损测试系统进行测试，集热管热损测试系统包括电加热系统、循环系统；所述电加热系统中设有加热棒和导热介质，所述电加热系统设有进口端和出口端；所述循环系统连接电加热系统，保证电加热系统内导热介质的循环；所述电加热系统的进口端和出口端还分别连接有流量监测系统，用于控制并监测导热介质的流量；所述电加热系统还连有温度监测系统，用于监测并控制电加热系统内部温度；所述电加热系统还设有多个控制阀，用于控制导热介质的流通；

所述流量监测系统为流量计；所述温度监测系统包括与电加热系统连接的用于检测电能消耗的电能表，以及设于电加热系统的进口端和出口端的温度计；

电加热系统的进口端和出口端分别设有第一控制阀，所述进口端和出口端之间连通并设有第二控制阀；

采用上述集热管热损测试系统进行槽式太阳能集热器的集热管热损测试方法，包括以下步骤：

S1、将集热管热损测试系统的电加热系统内通入导热介质后，外部通过保温材料进行保温，并将集热管热损测试系统置于集热管实际工作工况环境下；

S2、将电加热系统的进口端和出口端分别连接流量计，同时电加热系统连接电能表；

S3、关闭第一控制阀，打开第二控制阀，通过流量计监测导热介质流量一定时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度相同，记录下此温度下的电能消耗Q；

S4、将集热管连接至电加热系统的进口端和出口端，分别打开第一控制阀，关闭第二控制阀，使导热介质流通至集热管内循环，通过流量计监测导热介质流量与步骤S3中一致时，加热电加热系统，使电加热系统进口端和出口端处的温度计显示温度与步骤S3所述温度一致，并记录该温度下的电能消耗q；

S5、由Q和q计算出在上述温度下集热管所消耗的电能Q′，Q′＝Q-q；

S6、计算太阳能集热器的平均热损失Q_平均，Q_平均＝Q′/(N*L)，其中，N为太阳能集热器中集热管的数量，L为集热管的长度。

2.根据权利要求1所述的集热管热损测试方法，其特征在于，步骤S3中，温度计显示温度为集热管在不同工况下的温度，所获得电能消耗对应不同工况下的电能消耗。

3.根据权利要求1所述的集热管热损测试方法，其特征在于，应保持步骤S3和S4中导热介质的流量一致。

4.根据权利要求1所述的集热管热损测试方法，其特征在于，所述保温材料为保温岩棉。

5.根据权利要求1所述的集热管热损测试方法，其特征在于，导热介质为高温导热油。

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