CN202033183U - 太阳能聚光吸热管器件性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能聚光吸热管性能检测装置，其第一管道一端与吸热器的输出端连通，另一端与存有低温导热油的膨胀罐的进口相连，第一管道的一端与另一端之间依次设有第一温度传感器、第一压力传感器、第一导热油泵；第二管道一端与膨胀罐的出口连通，另一端与吸热器的输入端相连，第二管道的一端与另一端之间依次设有预热器、空冷器、第二导热油泵、流量计、第二压力传感器、第二温度传感器；膨胀罐上方设有超声波液位计，红外测温传感器设于吸热器的吸热管道，红外测温传感器、超声波液位计、第一和第二温度传感器、第一和第二压力传感器、流量计通过无线数据发送器经接收器与计算机通信。本装置能检测吸热器的效率、耐久性、安全性。

Description

太阳能聚光吸热管器件性能检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测高温太阳能热发电中的吸热器性能的装置。

背景技术

利用太阳进行热动力发电，需要将收集到的太阳能输送到热力发电机，这种输送动作是通过吸热器实现的。

鉴于不同的需要，吸热器应该有不同的设计。在设计适应不同需要的吸热器时，必须对研发出的吸热器的整个吸热过程进行检测，以检测其吸热效率、安全性和耐久性(使用寿命)，并根据实验数据对吸热器进行优化改进。

因此，有必要提供一种能检测高温太阳能热发电中的吸热器性能的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种检测高温太阳能热发电中的吸热器性能的装置，对吸热器的吸热过程的吸热效率、安全性、耐久性进行检测。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种太阳能聚光吸热管性能检测装置，适用于对吸热器进行性能检测，包括储存有低温导热油的膨胀罐、第一管道、第二管道、无线数据发送器、无线数据接收器和计算机，其中，第一管道的一端与吸热器的输出端相连通，另一端与膨胀罐的进口相连，第一管道上从与吸热器的输出端相连的一端开始依次设有第一温度传感器、第一压力传感器、第一导热油泵；第二管道的一端与膨胀罐的出口相连通，另一端与吸热器的输入端相连，第二管道上从与膨胀罐的出口相连的一端开始依次设有预热器、空冷器、第二导热油泵、流量计、第二压力传感器、第二温度传感器；膨胀罐上设有超声波液位计，一红外测温传感器位于吸热器的吸热管道，所述红外测温传感器、超声波液位计、第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、流量计分别通过导线与所述无线数据发送器相连，所述无线数据发送器与所述无线数据接收器之间通过无线通信，所述无线接收器与所述计算机连接。

与现有技术相比，本实用新型太阳能聚光吸热管性能检测装置通过吸热器和空冷器实现吸热、放热，完成吸热、放热的循环；通过第一、第二导热油泵来控制导热油流量，以达到控制系统温度、功率；通过流量计、红外测温传感器、第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、超声波液位计分别测得流量数据、温度数据、压力数据、液位数据，通过计算机对这些数据进行分析和计算，得到耐久性指标、吸热效率指标、安全性指标。本装置简单易操作，能对吸热器在吸热过程中的效率、耐久性、安全性进行测试和评价。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为本实用新型太阳能聚光吸热管性能检测装置的示意图

图2是本实用新型太阳能聚光吸热管性能检测装置检测的吸热器的剖面示意图

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

如图1所示，本实用新型太阳能聚光吸热管性能检测装置适用于对吸热器16进行性能检测，其包括膨胀罐5、安全阀6、第二导热油泵12、第二管道10、预热器8、空冷器9、流量计13、第二压力传感器14、第二温度传感器15、第一导热油泵4、第一管道1、第一温度传感器2、第一压力传感器3、超声波液位计7、红外测温传感器18、无线数据发送器11、无线数据接收器19、计算机17。

第一管道1的一端与吸热器16的输出端相连通，另一端与膨胀罐5的进口相连。第一管道1上从与吸热器16的输出端相连的一端开始依次设有第一温度传感器2、第一压力传感器3、第一导热油泵4。第一温度传感器2选用贴片温度传感器，贴于第一管道1上即可测量第一管道1内导热油温度；第一压力传感器3选用插入式压力传感器，通过螺纹孔安装，探头位于第一管道1内；第一导热油泵4安装于吸热器16和膨胀罐5之间的第一管道1上，靠近膨胀罐5处。

第二管道10的一端与膨胀罐5的出口相连通，另一端与吸热器16的输入端相连。第二管道10上从与膨胀罐5的出口相连的一端开始依次设有预热器8、空冷器9、第二导热油泵12、流量计13、第二压力传感器14、第二温度传感器15。第二温度传感器15选用贴片温度传感器，贴于第二管道10上即可测量第二管道10内导热油温度；第二压力传感器14选用插入式压力传感器，通过螺纹孔安装，探头位于第二管道10内；流量计13采用法兰式连接，其传感部分位于第二管道10内；预热器8安装于膨胀罐5出口处的第二管道10上；空冷器9安装于预热器8和第二导热油泵12之间的第二管道10上；第二导热油泵12安装于空冷器9和流量计13之间的第二管道10上。

膨胀罐5内储存有低温导热油，并且安装有安全阀门6，安全阀的作用是在系统出现安全事故时释放管道中的高压气体和导热油。膨胀罐5的上方设置有超声波液位计7，用于利用超声波来测量膨胀罐5中导热油液位，其无需与导热油液面接触。

将红外测温传感器18固定于安装平台上，其传感探头对准吸热器16的吸热管道，用于通过聚焦吸热管道辐射的红外能量来测量吸热管道的温度(红外测温为非接触式，探头对准待测物即可测温)。

超声波液位计7、第一温度传感器2、第二温度传感器15、第一压力传感器3、第二压力传感器14、流量计13、红外测温传感器18分别通过导线与无线数据发送器11相连；无线数据发送器11与无线数据接收器19之间通过无线通信，无线接收器19与计算机连接。

下面说明本实用新型太阳能聚光吸热管性能检测装置对吸热器16进行性能检测的原理。

吸热过程：检测开始时，先打开预热器8和第二导热油泵12，储存在膨胀罐5中的低温导热油经过预热器8预热，温度升高，黏度降低，在第二导热油泵12的驱动下进入第二管道10，并沿着第二管道10进入吸热器16的输入端，吸收太阳能的吸热器16加热吸热器16中的导热油，变成高温导热油。

放热过程：打开第一导热油泵4，关闭预热器8，在第一导热油泵4的驱动下，高温导热油从吸热器16的输出端沿着第一管道1进入膨胀罐5，释放压力和空气，进行缓冲，高温导热油进入空冷器9，空冷器9将高温导热油的热量释放到周围环境中。

在系统运行过程中，流量计13测量导热油流量，通过无线数据发送器11将导热油流量数据发送到无线数据接收器19中；第一温度传感器2和第一压力传感器3分别测量吸热器16的输出端处导热油温度和压力，通过无线数据发送器11将吸热器16的输出端处导热油温度和压力数据发送到无线数据接收器19中；第二温度传感器15和第二压力传感器14分别测量吸热器16的输入端处导热油温度和压力，通过无线数据发送器11将吸热器16的输入端处导热油温度和压力数据发送到无线数据接收器19中；超声波液位计7测量膨胀罐5中导热油液位，通过无线数据发送器11将导热油液位数据发送到无线数据接收器19中；红外测温传感器18测量吸热器16上吸热管道24温度，通过无线数据发送器11将吸热管道23温度数据发送到无线数据接收器19中。无线数据接收器19接收导热油流量数据、吸热器16的输出端处导热油温度和压力数据以及输入端处导热油温度和压力数据、导热油液位数据、吸热管道温度数据发送至计算机17中。

计算机17根据无线数据接收器19发送的数据对吸热器16进行以下三项测试：

耐久性测试：在有太阳光照的情况下持续运行系统，达到72小时，在系统持续运行过程中计算机17根据无线数据接收器19发送的吸热器16的输出端处导热油温度数据记录吸热器输出端温度变化曲线，同时根据无线数据接收器19发送的吸热器16的吸热管道24的温度数据绘制吸热管道衰减曲线，然后，计算机17根据吸热器输出端温度变化曲线判断系统能否将导热油加热至指定温度，以评估吸热器能否长期正常工作；根据吸热器输出端温度变化曲线判断系统是否在长时间运行后温度有明显降低(为下降曲线)，或者出现温度值不稳定的现象(为突变曲线)，以评估吸热器能否长期稳定工作；根据吸热管道衰减曲线评估吸热管道的吸热涂层的消耗情况；

吸热效率测试：在系统运行过程中，计算机17根据导热油物理特性查取无线数据接收器19发送的吸热器16的输出端处导热油温度数据To时的密度ρ、焓值ε，计算出输出热功率P＝ρ×Φ×ε；然后计算机17计算在有效日照情况下，吸热器16吸收太阳热能的热功率Q(此处Q和具体采用的定日镜的面积和聚光比有关)；再后计算机17根据无线数据接收器19发送的导热油流量数据Φ计算吸热效率

计算机17根据无线数据接收器19发送的吸热器16输入端处导热油温度数据T_i，吸热管道24的温度数据T，计算

η_i、η_o可直观显示吸热涂层和整个吸热器工作情况，检测二者的工作效率。

安全测试：在有太阳光照的情况下持续运行系统，计算机17根据无线数据接收器19发送的吸热管道温度数据实时监测吸热管道24，防止吸热器16因温度过高而烧毁；计算机17根据无线数据接收器19发送的吸热器16的输出端处压力数据P₁以及输入端处压力数据P₂，输出端处温度数据T_i以及输入端处温度数据T_o，监测是否超过第一管道1和第二管道10的最大承受范围；同时计算机17监测吸热器16的输出端处压力数据P₁以及输入端处压力数据P₂的变化来评估检查整个系统的密封性；计算机17根据无线数据接收器19发送的导热油液位数据判断膨胀罐5内是否液位过高，当液位过高时，可能出现安全问题，此时打开完全阀门6，释放导热油。

通过上述测试结果，对吸热器16的耐久性、吸热效率、安全性进行整体评估，看是否达到吸热器的设计要求。

需要说明的是，膨胀罐5有两大作用，一是当系统停止时，用于储存导热油，二是由于导热油在温度升高时，体积会增大，需要经膨胀罐5缓冲。预热器8用于对低温的导热油加热，因为本试验所用导热油在低温时有较大的黏度，会影响其在系统中的循环。空冷器9的作用是将导热油的热量释放到周围环境中，温度降低，以免温度过高造成安全隐患。

图2详细展示了吸热器16的内部结构。如图2所示，吸热器16包括中空圆柱保护外罩23，吸热管道24、密封层22、保温层20以及吸热涂层25。

所述中空圆柱保护外罩23的周身预留多个开口。所述吸热管道24贯穿所述保护外罩23，在所述保护外罩23内由下至上螺旋而上，并且一端穿入保护外罩23周身的开口，作为吸热管进口26，另一端穿出保护外罩23的一端，作为吸热管出口21。保护外罩23穿出吸热管道24的一端敷设有一密封层22。保护外罩23周身与吸热管道24之间填充有一保温层20。吸热管道24之位于保护外罩23内的部分敷设有一吸热涂层25。

保护外罩23为耐高温的钢板制成。吸热管道24的材料为不锈钢，设计成内外双螺纹状。保温层20采用导热系数较低的材料。密封层21采用水泥材料。

阳光从保护外罩23的另一端射入(如图2中箭头所示)，照在涂有吸热涂层25的吸热管道24上，吸热管道24吸收太阳热能，与通过第二管道10从吸热管进口19流进吸热管道24的导热油进行热交换，加热吸热管道23的导热油，之后导热油从吸热管出口21流出。

在此试验中选择Therminol VP-1导热油作为传热工质，其为26.5％联苯和73.5％联苯醚混合体。作为液态的传热介质和蒸发(凝结气液两相)循环的传热介质，导热油最高可以用至425℃的高温。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (1)

1.一种太阳能聚光吸热管性能检测装置，适用于对吸热器进行性能检测，其特征在于，包括储存有低温导热油的膨胀罐、第一管道、第二管道、无线数据发送器、无线数据接收器和计算机，其中，第一管道的一端与吸热器的输出端相连通，另一端与膨胀罐的进口相连，第一管道上从与吸热器的输出端相连的一端开始依次设有第一温度传感器、第一压力传感器、第一导热油泵；第二管道的一端与膨胀罐的出口相连通，另一端与吸热器的输入端相连，第二管道上从与膨胀罐的出口相连的一端开始依次设有预热器、空冷器、第二导热油泵、流量计、第二压力传感器、第二温度传感器；膨胀罐上方设有超声波液位计，一红外测温传感器的传感探头对准吸热器的吸热管道，所述红外测温传感器、超声波液位计、第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、流量计分别通过导线与所述无线数据发送器相连，所述无线数据发送器与所述无线数据接收器之间通过无线通信，所述无线接收器与所述计算机连接。

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