CN117805011A - 一种真空集热管性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于集热管检测技术领域，具体是指一种真空集热管性能检测装置，包括检测主体，和设置在检测主体上的水平移动组件，还包括光谱调节式光热性能测试机构和颗粒雾化式抗污染性能检测机构，所述光谱调节式光热性能测试机构设置在检测主体内，所述颗粒雾化式抗污染性能检测机构设置在检测主体上；通过光谱调节式光热性能测试机构，调整滤波片，可以模拟晴天、阴天、多云等不同天气条件下的光谱分布，使测试更贴近实际使用场景。

Description

一种真空集热管性能检测装置

技术领域

本发明属于集热管检测技术领域，具体是指一种真空集热管性能检测装置。

背景技术

真空集热管是一种广泛应用于太阳能热利用系统中的关键设备，其主要功能是将太阳辐射转化为热能，实现高效的能源利用，目前，真空集热管的性能检测在很大程度上集中在物理性能方面，如热导率、保温性等，而对于光热性能的全面测试仍存在一系列挑战。

传统的真空集热管性能检测装置主要聚焦于物理性能参数，如吸收率、导热性等，而对于光热性能测试的关注相对较少，实际应用中，真空集热管在各种光照条件下的性能至关重要，而现有的测试装置往往未能全面考虑太阳辐射在光谱、光强和光照方向等方面的因素，缺乏对入射角度、天气条件模拟的考虑，使得现有测试结果难以准确反映真空集热管在实际操作环境中的表现。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种真空集热管性能检测装置，通过光谱调节式光热性能测试机构，调整滤波片，可以模拟晴天、阴天、多云等不同天气条件下的光谱分布，使测试更贴近实际使用场景。

本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种真空集热管性能检测装置，包括检测主体，和设置在检测主体上的水平移动组件，还包括光谱调节式光热性能测试机构和颗粒雾化式抗污染性能检测机构，所述光谱调节式光热性能测试机构设置在检测主体内，所述颗粒雾化式抗污染性能检测机构设置在检测主体上；所述光谱调节式光热性能测试机构包括入射角度模拟调整组件、多云天气模拟组件和波长调整组件，所述入射角度模拟调整组件设置在检测主体内，所述多云天气模拟组件设置在入射角度模拟调整组件上，所述波长调整组件设置在多云天气模拟组件上。

进一步地，所述检测主体包括检测底座，所述检测底座的上端设有检测架，所述检测底座的上端设有水平固定架，所述水平固定架的上端铰接设有集热管固定架的一端，所述集热管固定架的另一端设有热水腔，所述热水腔的两侧贯通连接有循环管，所述循环管上设有水泵，所述热水腔的一侧设有温度计，所述热水腔的下端铰接设有推动杆的一端，所述推动杆的另一端铰接在颗粒雾化式抗污染性能检测机构上。

进一步地，所述水平移动组件包括电机四，所述电机四设于检测底座的外壁一侧，所述电机四的输出端安装有丝杠二的一端，所述丝杠二的另一端设有轴承二的一侧，所述轴承二的另一侧设于检测底座的内侧壁上，所述丝杠二上套接有套管二，所述丝杠二和套管二螺纹连接。

进一步地，所述入射角度模拟调整组件包括固定座，所述固定座设于套管二的上端，所述固定座上设有固定圆环，所述固定圆环内设有滑槽，所述滑槽内滑动设有滑轮，所述滑轮的一端设有转动圆环，所述转动圆环的外侧壁上环形阵列设有齿块一，所述固定圆环的一侧设有电机一，所述电机一的输出端设有齿轮一，所述齿轮一和齿块一为啮合转动相连。

进一步地，所述多云天气模拟组件包括L型连接件，所述L型连接件的一端设于转动圆环的内部上端，所述L型连接件的另一端设有太阳模拟器，所述转动圆环的内部上端设有连接杆，所述连接杆的一端设有固定轴承三，所述固定轴承三的内圈设有驱动环，所述驱动环内设有放置槽，所述放置槽内设有滤波片，所述太阳模拟器的照明端安装有聚光罩。

进一步地，所述波长调整组件包括电机二，所述电机二设于转动圆环的内壁上，所述电机二的输出端设有齿轮二，所述驱动环的外侧上环形阵列设有齿块二，所述电机二和齿块二为啮合转动相连。

进一步地，所述颗粒雾化式抗污染性能检测机构包括样品角度抬升组件和辐射传播路径调整组件，所述样品角度抬升组件设置在水平固定架内，所述辐射传播路径调整组件设置在检测架的侧壁上。

进一步地，所述样品角度抬升组件包括电机三，所述电机三设于水平固定架的内部，所述电机三的输出端设有丝杠一，所述水平固定架的内部设有轴承一，所述丝杠一的一端设于轴承一的一侧，所述丝杠一上套接有套管一，所述丝杠一和套管一为螺纹连接，所述套管一的上端设有滑块，所述滑块的上端铰接设有推动杆的另一端。

进一步地，所述辐射传播路径调整组件包括超声波雾化器，所述超声波雾化器设于检测架的侧壁上，所述检测架的内侧壁上设有水槽，所述水槽内设有漂浮伐，所述漂浮伐上内套接有超声波雾化器。

进一步地，所述滤波片为圆弧形结构。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本发明提供了一种真空集热管性能检测装置，实现了如下有益效果：

（1）为了解决传统的真空集热管性能检测装置主要聚焦于物理性能参数，如吸收率、导热性等，而对于光热性能测试的关注相对较少，实际应用中，真空集热管在各种光照条件下的性能至关重要，而现有的测试装置往往未能全面考虑太阳辐射在光谱、光强和光照方向等方面的因素的问题，本发明提供了光谱调节式光热性能测试机构，调整滤波片，可以模拟晴天、阴天、多云等不同天气条件下的光谱分布，使测试更贴近实际使用场景。

（2）通过光谱调节式光热性能测试机构，可以调整光源的入射角度和光源的强度，模拟太阳在不同时间和季节的光照条件。

（3）圆弧形滤波片能够更均匀地将太阳辐射引导到真空集热管表面，可以更好地匹配太阳光源的圆形发散特性，这有助于实现更一致的光照条件，提高测试的准确性。

（4）圆弧形滤波片在边缘的过渡区域可以减少边缘效应，减少由于边缘不均匀照射而引起的性能不均匀性，有助于确保集热管表面的整体性能更为稳定。

（5）圆弧形滤波片更接近太阳的自然形状，因此更符合实际应用场景，更好地模拟了太阳辐射从天空传播到地面的情况，而不是平面滤波片可能引入的额外效应，圆弧形滤波片减少了光学投影失真的可能性，因为它更自然地适应了光源的圆形特性。这有助于提高测试的精确性，特别是在需要准确模拟太阳光时。

（6）滤波片的设置，可以选择性地透过或阻挡特定波长范围的光，通过更换适当的滤波片，可以调整模拟的光源的光谱分布。

（7）为了进一步提高实用性和可推广性，本发明提出了颗粒雾化式抗污染性能检测机构，可以模拟不同湿度条件下的真实气象环境。湿度对真空集热管的性能有一定影响，因此这种模拟有助于更全面地了解集热管在潮湿环境中的工作表现。

（8）通过颗粒雾化式抗污染性能检测机构，水雾中含有微小的颗粒，模拟了大气中的颗粒物，有助于评估真空集热管的抗污染性能，颗粒物的沉积会影响集热管表面的透明性，反射率性能。

（9）通过颗粒雾化式抗污染性能检测机构，可以模拟雨天的环境条件，有助于了解集热管在雨天时的性能表现，包括水蒸气和雨水对表面的影响。

（10）通过颗粒雾化式抗污染性能检测机构，水雾可以改变太阳辐射的传播路径，影响光在集热管中的传递和吸收，有助于研究水对真空集热管光热性能的影响。

附图说明

图1为本发明提出的一种真空集热管性能检测装置主视图；

图2为本发明提出的一种真空集热管性能检测装置主视剖面图；

图3为光谱调节式光热性能测试机构结构示意图；

图4为多云天气模拟组件右视图；

图5为多云天气模拟组件仰视图；

图6为驱动环剖面图；

图7为热水腔左视图；

图8为图2中A部分局部放大图；

图9为图3中B部分局部放大图。

其中，1、检测主体，2、光谱调节式光热性能测试机构，3、颗粒雾化式抗污染性能检测机构，4、水平移动组件，5、检测底座，6、检测架，7、集热管固定架，8、推动杆，9、水平固定架，10、热水腔，11、循环管，12、水泵，13、温度计，14、入射角度模拟调整组件，15、多云天气模拟组件，16、波长调整组件，17、固定座，18、固定圆环，19、滑槽，20、滑轮，21、转动圆环，22、电机一，23、齿轮一，24、齿块一，25、太阳模拟器，26、L型连接件，27、滤波片，28、驱动环，29、放置槽，30、聚光罩，31、固定轴承三，32、连接杆，33、电机二，34、齿轮二，35、齿块二，36、样品角度抬升组件，37、辐射传播路径调整组件，38、电机三，39、丝杠一，40、套管一，41、滑块，42、轴承一，44、超声波雾化器，45、风扇，46、漂浮伐，47、水槽，48、电机四，49、丝杠二，50、套管二，51、轴承二。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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发明和简化描述，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发明的限制。

如图1-图9所示，本发明提出了一种真空集热管性能检测装置，包括检测主体1，和设置在检测主体1上的水平移动组件4，还包括光谱调节式光热性能测试机构2和颗粒雾化式抗污染性能检测机构3，光谱调节式光热性能测试机构2设置在检测主体1内，颗粒雾化式抗污染性能检测机构3设置在检测主体1上。

检测主体1包括检测底座5、检测架6、集热管固定架7、推动杆8、水平固定架9、热水腔10、循环管11、水泵12和温度计13，检测底座5的上端设有检测架6，检测底座5的上端设有水平固定架9，水平固定架9的上端铰接设有集热管固定架7的一端，集热管固定架7的另一端设有热水腔10，热水腔10的两侧贯通连接有循环管11，循环管11上设有水泵12，热水腔10的一侧设有温度计13，热水腔10的下端铰接设有推动杆8的一端，推动杆8的另一端铰接在颗粒雾化式抗污染性能检测机构3上。

水平移动组件4包括电机四48、丝杠二49、套管二50和轴承二51，电机四48设于检测底座5的外壁一侧，电机四48的输出端安装有丝杠二49的一端，丝杠二49的另一端设有轴承二51的一侧，轴承二51的另一侧设于检测底座5的内侧壁上，丝杠二49上套接有套管二50，丝杠二49和套管二50螺纹连接。

光谱调节式光热性能测试机构2包括入射角度模拟调整组件14、多云天气模拟组件15和波长调整组件16，入射角度模拟调整组件14设置在检测主体1内，多云天气模拟组件15设置在入射角度模拟调整组件14上，波长调整组件16设置在多云天气模拟组件15上。

入射角度模拟调整组件14包括固定座17、固定圆环18、滑槽19、滑轮20、转动圆环21、电机一22、齿轮一23和齿块一24，固定座17设于套管二50的上端，固定座17上设有固定圆环18，固定圆环18内设有滑槽19，滑槽19内滑动设有滑轮20，滑轮20的一端设有转动圆环21，转动圆环21的外侧壁上环形阵列设有齿块一24，固定圆环18的一侧设有电机一22，电机一22的输出端设有齿轮一23，齿轮一23和齿块一24为啮合转动相连。

多云天气模拟组件15包括太阳模拟器25、L型连接件26、滤波片27、驱动环28、放置槽29、聚光罩30、固定轴承三31和连接杆32，L型连接件26的一端设于转动圆环21的内部上端，L型连接件26的另一端设有太阳模拟器25，转动圆环21的内部上端设有连接杆32，连接杆32的一端设有固定轴承三31，固定轴承三31的内圈设有驱动环28，驱动环28内设有放置槽29，放置槽29内设有滤波片27，太阳模拟器25的照明端安装有聚光罩30，滤波片27为圆弧形结构。

波长调整组件16包括电机二33、齿轮二34和齿块二35，电机二33设于转动圆环21的内壁上，电机二33的输出端设有齿轮二34，驱动环28的外侧上环形阵列设有齿块二35，电机二33和齿块二35为啮合转动相连。

颗粒雾化式抗污染性能检测机构3包括样品角度抬升组件36和辐射传播路径调整组件37，样品角度抬升组件36设置在水平固定架9内，辐射传播路径调整组件37设置在检测架6的侧壁上。

样品角度抬升组件36包括电机三38、丝杠一39、套管一40、滑块41和轴承一42，电机三38设于水平固定架9的内部，电机三38的输出端设有丝杠一39，水平固定架9的内部设有轴承一42，丝杠一39的一端设于轴承一42的一侧，丝杠一39上套接有套管一40，丝杠一39和套管一40为螺纹连接，套管一40的上端设有滑块41，滑块41的上端铰接设有推动杆8的另一端。

辐射传播路径调整组件37包括超声波雾化器44、风扇45、漂浮伐46和水槽47，超声波雾化器44设于检测架6的侧壁上，检测架6的内侧壁上设有水槽47，水槽47内设有漂浮伐46，漂浮伐46上内套接有超声波雾化器44。

具体使用时，在使用过程中，首先将待测的真空集热管安装在集热管固定架7上，真空集热管发热的一端安装在热水腔10内，水泵12启动后将热水腔10内的水通过循环管11循环起来，通过温度计13显示热水腔10内部的温度，通过观察热水腔10的内部温度变化，测量真空集热管在不同条件下的光热性能，电机四48输出端转动带动丝杠二49转动，丝杠二49转动带动套管二50运动，套管二50运动带动固定座17运动，将太阳模拟器25移动至真空集热管的上方，启动太阳模拟器25，太阳模拟器25通过滤波片27照射在真空集热管上，电机一22输出端转动带动齿轮一23转动，齿轮一23转动带动转动圆环21转动，转动圆环21转到带动太阳模拟器25以转动圆环21为圆心转动，从真空集热管的一侧慢慢移动至另一侧，从而模拟太阳辐射的入射角度在不同时间的变化，电机二33输出端转动齿轮二34转动，齿轮二34转动带动齿块二35转动，齿块二35转动从而跟换不同的滤波片27，通过调整滤波片27，模拟晴天、阴天、多云不同天气条件下的光谱分布，测量真空集热管的光热性能，使测试更贴近实际使用场景，电机三38输出端转动带动丝杠一39转动，丝杠一39转动带动套管一40运动，套管一40运动带动推动杆8的下端运动，从而可以调整真空集热管的倾斜度，使测试更贴近实际使用场景，水槽47内放入水，启动超声波雾化器44和风扇45，超声波雾化器44将水雾化后通过风扇45吹至真空集热管上，水雾中含有微小的颗粒，模拟了大气中的颗粒物，有助于评估真空集热管的抗污染性能，颗粒物的沉积会影响集热管表面的透明性，反射率等性能，可以模拟雨天的环境条件，有助于了解集热管在雨天时的性能表现，包括水蒸气和雨水对表面的影响，从而使火源无法维持燃烧，以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。

需要说明的是，在本文中，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种真空集热管性能检测装置，包括检测主体（1），和设置在检测主体（1）上的水平移动组件（4），其特征在于：还包括光谱调节式光热性能测试机构（2）和颗粒雾化式抗污染性能检测机构（3），所述光谱调节式光热性能测试机构（2）设置在检测主体（1）内，所述颗粒雾化式抗污染性能检测机构（3）设置在检测主体（1）上；所述光谱调节式光热性能测试机构（2）包括入射角度模拟调整组件（14）、多云天气模拟组件（15）和波长调整组件（16），所述入射角度模拟调整组件（14）设置在检测主体（1）内，所述多云天气模拟组件（15）设置在入射角度模拟调整组件（14）上，所述波长调整组件（16）设置在多云天气模拟组件（15）上。

2.根据权利要求1所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述检测主体（1）包括检测底座（5），所述检测底座（5）的上端设有检测架（6），所述检测底座（5）的上端设有水平固定架（9），所述水平固定架（9）的上端铰接设有集热管固定架（7）的一端，所述集热管固定架（7）的另一端设有热水腔（10），所述热水腔（10）的两侧贯通连接有循环管（11），所述循环管（11）上设有水泵（12），所述热水腔（10）的一侧设有温度计（13），所述热水腔（10）的下端铰接设有推动杆（8）的一端，所述推动杆（8）的另一端铰接在颗粒雾化式抗污染性能检测机构（3）上。

3.根据权利要求2所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述水平移动组件（4）包括电机四（48），所述电机四（48）设于检测底座（5）的外壁一侧，所述电机四（48）的输出端安装有丝杠二（49）的一端，所述丝杠二（49）的另一端设有轴承二（51）的一侧，所述轴承二（51）的另一侧设于检测底座（5）的内侧壁上，所述丝杠二（49）上套接有套管二（50），所述丝杠二（49）和套管二（50）螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述入射角度模拟调整组件（14）包括固定座（17），所述固定座（17）设于套管二（50）的上端，所述固定座（17）上设有固定圆环（18），所述固定圆环（18）内设有滑槽（19），所述滑槽（19）内滑动设有滑轮（20），所述滑轮（20）的一端设有转动圆环（21），所述转动圆环（21）的外侧壁上环形阵列设有齿块一（24），所述固定圆环（18）的一侧设有电机一（22），所述电机一（22）的输出端设有齿轮一（23），所述齿轮一（23）和齿块一（24）为啮合转动相连。

5.根据权利要求4所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述多云天气模拟组件（15）包括L型连接件（26），所述L型连接件（26）的一端设于转动圆环（21）的内部上端，所述L型连接件（26）的另一端设有太阳模拟器（25），所述转动圆环（21）的内部上端设有连接杆（32），所述连接杆（32）的一端设有固定轴承三（31），所述固定轴承三（31）的内圈设有驱动环（28），所述驱动环（28）内设有放置槽（29），所述放置槽（29）内设有滤波片（27），所述太阳模拟器（25）的照明端安装有聚光罩（30）。

6.根据权利要求5所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述波长调整组件（16）包括电机二（33），所述电机二（33）设于转动圆环（21）的内壁上，所述电机二（33）的输出端设有齿轮二（34），所述驱动环（28）的外侧上环形阵列设有齿块二（35），所述电机二（33）和齿块二（35）为啮合转动相连。

7.根据权利要求6所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述颗粒雾化式抗污染性能检测机构（3）包括样品角度抬升组件（36）和辐射传播路径调整组件（37），所述样品角度抬升组件（36）设置在水平固定架（9）内，所述辐射传播路径调整组件（37）设置在检测架（6）的侧壁上。

8.根据权利要求7所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述样品角度抬升组件（36）包括电机三（38），所述电机三（38）设于水平固定架（9）的内部，所述电机三（38）的输出端设有丝杠一（39），所述水平固定架（9）的内部设有轴承一（42），所述丝杠一（39）的一端设于轴承一（42）的一侧，所述丝杠一（39）上套接有套管一（40），所述丝杠一（39）和套管一（40）为螺纹连接，所述套管一（40）的上端设有滑块（41），所述滑块（41）的上端铰接设有推动杆（8）的另一端。

9.根据权利要求8所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述辐射传播路径调整组件（37）包括超声波雾化器（44），所述超声波雾化器（44）设于检测架（6）的侧壁上，所述检测架（6）的内侧壁上设有水槽（47），所述水槽（47）内设有漂浮伐（46），所述漂浮伐（46）上内套接有超声波雾化器（44）。

10.根据权利要求9所述的一种真空集热管性能检测装置，其特征在于：所述滤波片（27）为圆弧形结构。