CN112461709A - 测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置与方法 - Google Patents

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CN112461709A CN202011358831.8A CN202011358831A CN112461709A CN 112461709 A CN112461709 A CN 112461709A CN 202011358831 A CN202011358831 A CN 202011358831A CN 112461709 A CN112461709 A CN 112461709A
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Abstract

本发明涉及超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器技术领域，具体涉及测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置与方法。要实验装置包括：闭式循环回路，其包括依次设置的供储气装置、增压升温装置、太阳能腔式吸热器和减压降温装置；还包括太阳能集热器，其用于为太阳能腔式吸热器内的超临界二氧化碳加热；还包括温压质量检测装置，其用于检测流过太阳能腔式吸热器的质量流量，以及太阳能腔式吸热器前后超临界二氧化碳的温度和压力，以计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的传热流动特性。能够解决现有技术中对超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器的流动与传热特性研究仅仅存在于数值模拟阶段，无法得到准确参数的问题。

Description

测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置与方法
技术领域
本发明涉及超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器技术领域，具体涉及测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置与方法。
背景技术
随着气候变暖和能源危机，都在加紧对但清洁能源的开发和利用，努力减少二氧化碳等温室气体的排放。电气化水平和能源效率的衡量指标衡量电气化水平主要有人均用电量、发电用能占一次能源比重和电能占终端能源比重等3个指标。太阳能对环境无污染，对生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于人类社会可持续发展具有重要意义。太阳能热利用技术是一种先进的能源转换技术，能够清洁、高效地实现太阳能-热能-电能的转化。其原理为：利用抛物面或双曲面聚焦作用将光线在聚光设备中反射/折射并收集，通过光热转换设备(吸热器)将太阳辐射能转化为热能，产出高温高压的工质，并将热量传输至发电/储能设备中充分利用。吸热器是太阳能产业中光热转化的核心设备。电气能源系统中吸热器的光热转化效率直接影响着太阳能热利用系统的总体运行效率。超临界二氧化碳是气态和液态并存的流体，密度接近于液体，粘度接近于气态，扩散系数约为液体的100倍，因此是太阳能高温吸热器的理性传热介质。吸热器的传热系数是光热转换效率的主要体现形式，压力损失影响到回路系统泵的选型等问题，这两个参数非常关键，直接影响到吸热器的结构设计。
目前针对超临界二氧化碳吸热器的设计和流动传热研究方面的工作还处于起步阶段。超临界二氧化碳的传热系数和摩擦因子受温度和压力的影响较大，在高温高压条件下的实验较为困难，目前大多数研究采用数值模拟的手段研究超临界二氧化碳腔式吸热器的流动与传热特性，但无法验证模拟的准确性。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置与方法，能够解决现有技术中对超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器的流动与传热特性研究仅仅存在于数值模拟阶段，无法得到准确参数的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一方面，本发明提供一种测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，包括：
闭式循环回路，其包括依次设置的供储气装置、增压升温装置、太阳能腔式吸热器和减压降温装置，所述供储气装置用于提供气态二氧化碳，所述增压升温装置用于将所述气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳；
太阳能集热器，其用于为所述太阳能腔式吸热器内的超临界二氧化碳加热；
温压质量检测装置，其用于检测流过所述太阳能腔式吸热器的质量流量，以及所述太阳能腔式吸热器前后超临界二氧化碳的温度和压力，以计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的传热流动特性。
在一些可选的实施例中，所述温压质量检测装置包括：
第一温压检测装置和第二温压检测装置其设置在太阳能腔式吸热器前后的闭式循环回路上，用于检测所述太阳能腔式吸热器前后超临界二氧化碳的温度和压力；
质量流量计，其设于所述闭式循环回路中，用于检测流过所述太阳能腔式吸热器的超临界二氧化碳的质量流量。
在一些可选的实施例中，所述第一温压检测装置包括设置在所述太阳能腔式吸热器入口处闭式循环回路上的第一温度计和第一压力计，所述第二温压检测装置包括设置在所述太阳能腔式吸热器出口处闭式循环回路上的第二温度计和第二压力计。
在一些可选的实施例中，所述供储气装置包括：
气体缓冲罐，其用于储存气态二氧化碳；
二氧化碳气瓶，其与所述气体缓冲罐连通，用于给所述气体缓冲罐提供气态二氧化碳。
在一些可选的实施例中，所述增压升温装置包括依次设置的增压泵和电加热器，所述增压泵用于将所述气态二氧化碳加压转化为液态二氧化碳，所述电加热器用于将所述液态二氧化碳升温转化为超临界二氧化碳；所述减压降温装置包括依次设置的减压阀和冷却器。
在一些可选的实施例中，所述太阳能腔式吸热器内设有若干个热电偶，测量所述太阳能腔式吸热器内不同位置处空气的温度。
在一些可选的实施例中，所述闭式循环回路上还设有真空泵，用于抽取闭式循环回路中的空气。
另一方面，本发明还提供一种测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的方法，包括以下步骤：
通过增压升温装置将供储气装置提供的气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳，并输送至太阳能腔式吸热器；
利用太阳能集热器为所述太阳能腔式吸热器内的超临界二氧化碳加热；
通过温压质量检测装置检测流过所述太阳能腔式吸热器的质量流量，以及所述太阳能腔式吸热器前后超临界二氧化碳的温度和压力；
根据太阳能腔式吸热器前后超临界二氧化碳的温度、压力以及流过太阳能腔式吸热器的质量流量，计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的传热流动特性。
在一些可选的实施例中，所述的根据太阳能腔式吸热器前后超临界二氧化碳的温度、压力以及质量流量，计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的传热流动特性，包括：
根据公式
Figure BDA0002803408610000041
计算太阳能腔式吸热器的总换热量Q，其中，
Figure BDA0002803408610000042
为超临界二氧化碳的定压比热容；
Figure BDA0002803408610000043
为超临界二氧化碳的质量流量；
Figure BDA0002803408610000044
为超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器的进口温度；
Figure BDA0002803408610000045
为超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器的出口温度；
根据公式
Figure BDA0002803408610000046
计算太阳能腔式吸热器的对数平均温差ΔT，其中，Tair为太阳能腔式吸热器内部空气的平均温度，
根据公式
Figure BDA0002803408610000047
计算超临界二氧化碳的对流换热系数
Figure BDA0002803408610000048
其中，A为太阳能腔式吸热器内盘管换热面积。
在一些可选的实施例中，所述的根据太阳能腔式吸热器前后超临界二氧化碳的温度、压力以及质量流量，计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的传热流动特性，还包括：
根据公式
Figure BDA0002803408610000049
计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的重力压降Δpg，其中，
Figure BDA00028034086100000410
为腔式吸热器内超临界二氧化碳的平均密度，g为重力加速度，h为进出口处沿重力方向上的高度差。
根据公式
Figure BDA0002803408610000051
计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的加速压降Δpac，其中，G为超临界二氧化碳的质量流量，ρin为太阳能腔式吸热器进口处超临界二氧化碳的密度；ρout为太阳能腔式吸热器出口处超临界二氧化碳的密度；
根据公式Δpf＝Δp-Δpac-Δpg计算太阳能腔式吸热器内超临界二氧化碳的摩擦压降Δpf，Δp为太阳能腔式吸热器进出口处的压力差；
根据公式
Figure BDA0002803408610000052
计算摩擦因子f，其中，L为太阳能腔式吸热器内盘管的长度；D为盘管的直径。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在使用该试验装置和实验方法时，通过增压升温装置2将供储气装置1提供的气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳，并输送至太阳能腔式吸热器4；利用太阳能集热器8为太阳能腔式吸热器4内的超临界二氧化碳加热；通过温压质量检测装置检测流过太阳能腔式吸热器4的质量流量，以及太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度和压力；根据太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度、压力以及流过太阳能腔式吸热器4的质量流量，计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的传热流动特性，即对流换热系数和摩擦因子。该装置可解决现有技术中对超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器的流动与传热特性研究仅仅存在于数值模拟阶段，无法得到准确数据的问题；并且还可实现太阳能腔式吸热器压降的测量，为超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器的优化设计提供理论依据。通过该实验装置，开展不同条件下的实验研究，可以探索出工质流量、进出口温度、系统效率、热功率等参数间的相互影响规律，并寻找放大规律相似系数，发现提升相似系数匹配性的方法，在该实验系统的基础上设计出太阳热利用的全尺寸应用系统。进而指导大规模太阳能利用系统中腔式吸热器的结构设计。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置的示意图；
图2为本发明实施例中测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的方法的流程图。
图中：1、供储气装置；11、气体缓冲罐；12、二氧化碳气瓶；13、第一截止阀；2、增压升温装置；21、增压泵；22、电加热器；23、针阀；3、第一温压检测装置；31、第一温度计；32、第一压力计；4、太阳能腔式吸热器；41、热电偶；5、第二温压检测装置；51、第二温度计；52、第二压力计；6、减压降温装置；61、减压阀；62、冷却器；7、质量流量计；8、太阳能集热器；91、第二截止阀；92、第三截止阀；10、真空泵。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。图1为本发明实施例中实验装置的示意图，如图1所示：
本发明提供一种测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，包括：闭式循环回路，其包括依次设置的供储气装置1、增压升温装置2、太阳能腔式吸热器4和减压降温装置6，供储气装置1用于提供气态二氧化碳，增压升温装置2用于将气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳；还包括太阳能集热器8，其用于为太阳能腔式吸热器4内的超临界二氧化碳加热；还包括温压质量检测装置，其用于检测流过太阳能腔式吸热器4的质量流量，以及太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度和压力，以计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的传热流动特性。
在使用该试验装置时，通过增压升温装置2将供储气装置1提供的气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳，并输送至太阳能腔式吸热器4；利用太阳能集热器8为太阳能腔式吸热器4内的超临界二氧化碳加热；通过温压质量检测装置检测流过太阳能腔式吸热器4的质量流量，以及太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度和压力；根据太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度、压力以及流过太阳能腔式吸热器4的质量流量，计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的传热流动特性，即对流换热系数和摩擦因子。该装置可解决现有技术中对超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器的流动与传热特性研究仅仅存在于数值模拟阶段，无法得到准确数据的问题；并且还可实现太阳能腔式吸热器压降的测量，为超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器的优化设计提供理论依据，。
在本实施例中，太阳能腔式吸热器4流出的二氧化碳经过减压降温装置6减压降温后，再流回供储气装置1，形成回路。太阳能集热器8为蝶式太阳能聚光集热器。
在一些可选地实施例中，温压质量检测装置包括：第一温压检测装置3和第二温压检测装置5其设置在太阳能腔式吸热器4前后的闭式循环回路上，用于检测太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度和压力；质量流量计7，其设于闭式循环回路中，用于检测流过太阳能腔式吸热器4超临界二氧化碳的质量流量。
在本实施例中，通过第一温压检测装置3检测太阳能腔式吸热器4入口处的温度和压力，通过第二温压检测装置5检测太阳能腔式吸热器4出口处的温度和压力。将质量流量计7设置在第一温压检测装置3和增压升温装置2之间的闭式循环回路中，可以测得更加精确的流过太阳能腔式吸热器4的超临界二氧化碳的质量流量。当然，在其他实施例中，也可以在将质量流量计7设置在闭式循环回路的其他位置，因为当闭式循环回路中的二氧化碳呈稳定循环状态时，闭式循环回路中的各个位置的质量流量都相同。
在一些可选地实施例中，第一温压检测装置3包括设置在太阳能腔式吸热器4入口处闭式循环回路上的第一温度计31和第一压力计32，第二温压检测装置5包括设置在太阳能腔式吸热器4出口处闭式循环回路上的第二温度计51和第二压力计52。
在本实施例中，采用分开设置的温度计和压力计，在其他实施例中，也可以采用温压一体的传感器，也可以达到相同的效果。
在一些可选地实施例中，供储气装置1包括：气体缓冲罐11，其用于储存气态二氧化碳；还包括二氧化碳气瓶12，其与气体缓冲罐11连通，用于给气体缓冲罐11提供气态二氧化碳。
在本实施例中，气体缓冲罐11设置在闭式循环回路中，二氧化碳气瓶12与气体缓冲罐11连通，用于给气体缓冲罐11提供气态二氧化碳，气体缓冲罐11和二氧化碳气瓶12之间还设有第一截止阀13，在整个闭式循环回路形成稳态循环后，可以用第一截止阀13断开气体缓冲罐11和二氧化碳气瓶12之间的连通；第一截止阀13还可以提高整个设备的安全性。
在一些可选地实施例中，增压升温装置2包括依次设置的增压泵21和电加热器22，增压泵21用于将气态二氧化碳加压转化为液态二氧化碳，电加热器22用于将液态二氧化碳升温转化为超临界二氧化碳。减压降温装置6包括依次设置的减压阀61和冷却器62。
在本实施例中，增压泵21，为变频泵增压泵21和电加热器22之间还设有针阀23，其用于结合增压泵一起调节液态二氧化碳的流量。本例中，增压泵21将气体缓冲罐11中流出的二氧化碳气体由25℃，5Mpa加压到约25°，20Mpa，二氧化碳从气态变为液态。增压泵21出口的高压二氧化碳进入电加热器22中加热，二氧化碳出口温度350℃，压力20Mpa，二氧化碳由液态变为超临界状态。超临界二氧化碳进入太阳能腔式吸热器4，太阳能集热器8将太阳光线反射到太阳能腔式吸热器4的采光口，太阳能腔式吸热器4通过内部盘管吸收太阳辐射能，并将其转化为超临界二氧化碳的热能，二氧化碳出口温度600℃，压力约20Mpa。高温高压的超临界二氧化碳由太阳能腔式吸热器4出口经减压阀61减压后进入冷却器62降温后返回气体缓冲罐11循环利用。
在增压泵21和气体缓冲罐11之间的闭式循环回路上还设有第二截止阀91，以及冷却器62和气体缓冲罐11之间的闭式循环回路上还设有第三截止阀92，第二截止阀91和第三截止阀92用于在停止实验时，截断气体缓冲罐11与闭式循环回路的连通，提高闭式循环回路的安全性。
在一些可选地实施例中，太阳能腔式吸热器4内设有若干个热电偶41，测量太阳能腔式吸热器4内不同位置处空气的温度。
在本实施例中，太阳能腔式吸热器4内布置9个热电偶测量不同位置处空气的温度，取9个热电偶的平均温度作为太阳能腔式吸热器4内部空气的温度Tair。
在一些可选地实施例中，闭式循环回路上还设有真空泵10，用于抽取闭式循环回路中的空气。在本实施例中，真空泵10用于在实验前抽取闭式循环回路中的空气以确保二氧化碳的纯度，以提高实验的准确性。
图2为本发明实施例中测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的方法的流程图，如图2所示：本发明还提供一种测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的方法，包括以下步骤：
S1:通过增压升温装置2将供储气装置1提供的气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳，并输送至太阳能腔式吸热器4。
S2:利用太阳能集热器8为太阳能腔式吸热器4内的超临界二氧化碳加热。
S3:通过温压质量检测装置检测流过太阳能腔式吸热器4的质量流量，以及太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度和压力。
S4:根据太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度、压力以及流过太阳能腔式吸热器4的质量流量，计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的传热流动特性。
S41:根据太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度、压力以及质量流量，计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的传热流动特性，包括：
S411:根据公式
Figure BDA0002803408610000111
计算太阳能腔式吸热器4的总换热量Q，其中，
Figure BDA0002803408610000112
为超临界二氧化碳的定压比热容；
Figure BDA0002803408610000113
为超临界二氧化碳的质量流量；
Figure BDA0002803408610000114
为超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器4的进口温度；
Figure BDA0002803408610000115
为超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器4的出口温度；
S412:根据公式
Figure BDA0002803408610000116
计算太阳能腔式吸热器4的对数平均温差ΔT，其中，Tair为太阳能腔式吸热器4内部空气的平均温度，
S412:根据公式
Figure BDA0002803408610000117
计算超临界二氧化碳的对流换热系数
Figure BDA0002803408610000118
其中，A为太阳能腔式吸热器4内盘管换热面积。
S42:根据太阳能腔式吸热器4前后超临界二氧化碳的温度、压力以及质量流量，计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的传热流动特性，还包括：
S421:根据公式
Figure BDA0002803408610000119
计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的重力压降Δpg，其中，
Figure BDA00028034086100001110
为腔式吸热器内超临界二氧化碳的平均密度，g为重力加速度，h为进出口处沿重力方向上的高度差。
S422：根据公式
Figure BDA00028034086100001111
计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的加速压降Δpac，其中，G为超临界二氧化碳的质量流量，ρin为太阳能腔式吸热器4进口处超临界二氧化碳的密度；ρout为太阳能腔式吸热器4出口处超临界二氧化碳的密度；
S423：根据公式Δpf＝Δp-Δpac-Δpg计算太阳能腔式吸热器4内超临界二氧化碳的摩擦压降Δpf，Δp为太阳能腔式吸热器4进出口处的压力差；
S424：根据公式
Figure BDA0002803408610000121
计算摩擦因子f，其中，L为太阳能腔式吸热器4内盘管的长度；D为盘管的直径。
在本实施例中，S41和S42步骤不分先后顺序。
综上所述，利用该实验装置和实验方法可解决现有技术中对超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器的流动与传热特性研究仅仅存在于数值模拟阶段，无法得到准确数据的问题；并且还可实现太阳能腔式吸热器压降的测量，为超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器的优化设计提供理论依据。
通过该实验系统，开展不同条件下的实验研究，可以探索出工质流量、进出口温度、系统效率、热功率等参数间的相互影响规律，并寻找放大规律相似系数，发现提升相似系数匹配性的方法，在该实验系统的基础上设计出太阳热利用的全尺寸应用系统。进而指导大规模太阳能利用系统中腔式吸热器的结构设计。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，其特征在于，包括：
闭式循环回路，其包括依次设置的供储气装置(1)、增压升温装置(2)、太阳能腔式吸热器(4)和减压降温装置(6)，所述供储气装置(1)用于提供气态二氧化碳，所述增压升温装置(2)用于将所述气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳；
太阳能集热器(8)，其用于为所述太阳能腔式吸热器(4)内的超临界二氧化碳加热；
温压质量检测装置，其用于检测流过所述太阳能腔式吸热器(4)的质量流量，以及所述太阳能腔式吸热器(4)前后超临界二氧化碳的温度和压力，以计算太阳能腔式吸热器(4)内超临界二氧化碳的传热流动特性。
2.如权利要求1所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，其特征在于，所述温压质量检测装置包括：
第一温压检测装置(3)和第二温压检测装置(5)其设置在太阳能腔式吸热器(4)前后的闭式循环回路上，用于检测所述太阳能腔式吸热器(4)前后超临界二氧化碳的温度和压力；
质量流量计(7)，其设于所述闭式循环回路中，用于检测流过所述太阳能腔式吸热器(4)的超临界二氧化碳的质量流量。
3.如权利要求2所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，其特征在于，所述第一温压检测装置(3)包括设置在所述太阳能腔式吸热器(4)入口处闭式循环回路上的第一温度计(31)和第一压力计(32)，所述第二温压检测装置(5)包括设置在所述太阳能腔式吸热器(4)出口处闭式循环回路上的第二温度计(51)和第二压力计(52)。
4.如权利要求1所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，其特征在于，所述供储气装置(1)包括：
气体缓冲罐(11)，其用于储存气态二氧化碳；
二氧化碳气瓶(12)，其与所述气体缓冲罐(11)连通，用于给所述气体缓冲罐(11)提供气态二氧化碳。
5.如权利要求1所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，其特征在于，所述增压升温装置(2)包括依次设置的增压泵(21)和电加热器(22)，所述增压泵(21)用于将所述气态二氧化碳加压转化为液态二氧化碳，所述电加热器(22)用于将所述液态二氧化碳升温转化为超临界二氧化碳；所述减压降温装置(6)包括依次设置的减压阀(61)和冷却器(62)。
6.如权利要求1所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，其特征在于，所述太阳能腔式吸热器(4)内设有若干个热电偶(41)，测量所述太阳能腔式吸热器(4)内不同位置处空气的温度。
7.如权利要求1所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置，其特征在于，所述闭式循环回路上还设有真空泵(10)，用于抽取闭式循环回路中的空气。
8.一种利用如权利要求1所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的装置实施的方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过增压升温装置(2)将供储气装置(1)提供的气态二氧化碳转化为超临界二氧化碳，并输送至太阳能腔式吸热器(4)；
利用太阳能集热器(8)为所述太阳能腔式吸热器(4)内的超临界二氧化碳加热；
通过温压质量检测装置检测流过所述太阳能腔式吸热器(4)的质量流量，以及所述太阳能腔式吸热器(4)前后超临界二氧化碳的温度和压力；
根据太阳能腔式吸热器(4)前后超临界二氧化碳的温度、压力以及流过太阳能腔式吸热器(4)的质量流量，计算太阳能腔式吸热器(4)内超临界二氧化碳的传热流动特性。
9.如权利要求8所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的方法，其特征在于：所述的根据太阳能腔式吸热器(4)前后超临界二氧化碳的温度、压力以及质量流量，计算太阳能腔式吸热器(4)内超临界二氧化碳的传热流动特性，包括：
根据公式
Figure FDA0002803408600000031
计算太阳能腔式吸热器(4)的总换热量Q，其中，
Figure FDA0002803408600000032
为超临界二氧化碳的定压比热容；
Figure FDA0002803408600000033
为超临界二氧化碳的质量流量；
Figure FDA0002803408600000034
为超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器(4)的进口温度；
Figure FDA0002803408600000035
为超临界二氧化碳在太阳能腔式吸热器(4)的出口温度；
根据公式
Figure FDA0002803408600000036
计算太阳能腔式吸热器(4)的对数平均温差ΔT，其中，Tair为太阳能腔式吸热器(4)内部空气的平均温度，
根据公式
Figure FDA0002803408600000037
计算超临界二氧化碳的对流换热系数
Figure FDA0002803408600000038
其中，A为太阳能腔式吸热器(4)内盘管换热面积。
10.如权利要求8所述的测量电气能源系统吸热器内流体传热流动性的方法，其特征在于：所述的根据太阳能腔式吸热器(4)前后超临界二氧化碳的温度、压力以及质量流量，计算太阳能腔式吸热器(4)内超临界二氧化碳的传热流动特性，还包括：
根据公式
Figure FDA0002803408600000041
计算太阳能腔式吸热器(4)内超临界二氧化碳的重力压降Δpg，其中，
Figure FDA0002803408600000042
为腔式吸热器内超临界二氧化碳的平均密度，g为重力加速度，h为进出口处沿重力方向上的高度差；
根据公式
Figure FDA0002803408600000043
计算太阳能腔式吸热器(4)内超临界二氧化碳的加速压降Δpac，其中，G为超临界二氧化碳的质量流量，ρin为太阳能腔式吸热器(4)进口处超临界二氧化碳的密度；ρout为太阳能腔式吸热器(4)出口处超临界二氧化碳的密度；
根据公式Δpf＝Δp-Δpac-Δpg计算太阳能腔式吸热器(4)内超临界二氧化碳的摩擦压降Δpf，Δp为太阳能腔式吸热器(4)进出口处的压力差；
根据公式
Figure FDA0002803408600000044
计算摩擦因子f，其中，L为太阳能腔式吸热器(4)内盘管的长度；D为盘管的直径。
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