槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法，该装置主要由槽式聚光器、真空集热管、光照辐射强度测量模块和制冷风扇组成。其中，光照辐射强度测量模块对称安装在真空集热管两端的延伸部位，光照辐射强度测量模块是将真空集热管中的金属管用耐高温的塑料管代替，并在其表面周向均匀贴附N根窄光伏电池条，边缘光线进入光照辐射强度测量模块，透过玻璃管，再照射在窄光伏电池条上，通过数显装置可以实时读出光照辐射强度。本发明专利技术结构紧凑，充分利用了槽式太阳能集热器无法利用的边缘光线，且不需要额外安装大量支架结构，能够以数字指标实时测量金属管表面的光照辐射强度。

【技术实现步骤摘要】
槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法
本专利技术涉及一种槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法，属于太阳能集热器

技术介绍
槽式太阳能集热器是目前商业化程度最高的线聚焦型太阳能集热器。槽式太阳能集热器利用高反射率的槽式聚光器将太阳辐射能聚焦到真空集热管的外表面。槽式太阳能集热器反射面一般是由多块弧形镜面拼接而成的一槽式抛物面。同时，真空集热管位于抛物面上方，轴线与抛物面的焦点重合，采用钢架结构与槽式聚光器的旋转轴固定。目前槽式太阳能集热器真空集热管中的金属管表面光照辐射强度主要是通过计算机软件模拟仿真得到的数值。而在槽式太阳能集热器的实际运行过程中，难以直接测量得到金属管表面的光照辐射强度，而太阳光经过聚焦后照射在真空集热管下方，光线透过玻璃管再照射在金属管下方，会造成金属管下方局部过热，导致金属管弯曲变形甚至破坏。鉴于以上原因，需要一种能够在真实环境中实时测量与反馈槽式太阳能真空集热管中金属管表面光照辐射强度的装置。
技术实现思路
为了克服现有计算机仿真模拟技术的不足，本专利技术提供了一种槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法，能够实时测量与反馈槽式太阳能真空集热管中金属管表面光照辐射强度，将金属管表面的光照辐射强度以数字方式输出显示，以便实验人员与计算机模拟仿真结果作对比，对仿真结果作进一步优化。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案：槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置，包括槽式聚光器、真空集热管、光照辐射强度测量模块、制冷风扇和数显装置；其中，所述槽式聚光器是由多块弧形镜面拼接而成的槽式抛物面，所述真空集热管位于槽式聚光器的上方，并且所述真空集热管的轴线与槽式抛物面的焦点重合，所述真空集热管采用钢架结构与槽式聚光器的旋转轴固定；在槽式太阳能集热器两边的边缘位置对称安装钢架，钢架上端设金属圈且与真空集热管同轴心，在钢架上对称安装光照辐射强度测量模块；所述光照辐射强度测量模块由窄光伏电池条，玻璃管，耐高温塑料管和小风扇构成，且所述光照辐射强度测量模块的轴线与真空集热管同轴，其中，玻璃管内设耐高温塑料管，在耐高温塑料管的外表面涂覆一层绝缘层，在耐高温塑料管的外表面周向均匀贴附N条窄光伏电池条；每条窄光伏电池条的输出均连接一个数显装置。前述的耐高温塑料管的末端安装小风扇。前述的光照辐射强度测量模块末端边缘同轴安装制冷风扇，制冷风扇由驱动电机驱动。前述的安装在光照辐射强度测量模块内的N条窄光伏电池条具有相同的物理化学特性，N的大小取决于测量精度的要求。槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置的测量方法，包括以下步骤：(1)槽式太阳能集热器利用槽式聚光器将太阳光线聚焦到的真空集热管的表面上，在太阳东升西落的过程中，在槽式聚光器的边缘会产生边缘光线；(2)边缘光线经过反射进入光照辐射强度测量模块，首先透过玻璃管，再照射到玻璃管内的塑料管外表面的N条窄光伏电池条上，在每条窄光伏电池条上均产生电势差，即窄光伏电池条将边缘光线的太阳辐射能转换为电信号，并通过数显装置显示；(3)通过对比塑料管周向不同位置上窄光伏电池条的电信号从而获得真空集热管中金属管表面不同位置的光照辐射强度；(4)同时，光照辐射强度测量模块中的窄光伏电池条产生的电量驱动该光照辐射强度测量模块末端边缘的制冷风扇旋转从而给该光照辐射强度测量模块制冷；(5)制冷风扇产生的风带动光照辐射强度测量模块塑料管末端的小风扇同轴转动，从而带动窄光伏电池条组缓慢转动。与现有技术相比，本专利技术的创新点有以下几点：1.充分合理地利用了槽式太阳能集热器产生的边缘光线，利用边缘光线的光强照射在窄光伏电池条上产生电能；2.将金属管表面周向的光照辐射强度转换成电信号；3.本专利技术结构紧凑，不需要额外安装大量支架，能够以数字显示实时测量金属管表面光照辐射强度；4.充分利用光伏电池条产生的电量驱动制冷风扇旋转给光照辐射强度测量模块制冷并带动光照辐射强度测量模块的塑料管缓慢转动，防止光伏电池条被烧毁。附图说明图1为本专利技术的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置结构图；图2为本专利技术的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置光路图；图3为本专利技术的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置俯视图；图4为本专利技术的光照辐射强度测量模块截面图以及冷却风的流动路线图；图5为本专利技术的光照辐射强度测量模块内窄光伏电池条的分布图。图中：1.槽式聚光器，2.真空集热管，3.光照辐射强度测量模块，4.制冷风扇，5.数显装置，6.驱动电机，7.窄光伏电池条，8.绝缘层，9.塑料管，10.玻璃管，11.小风扇，12.边缘光线，13.可被真空集热管接收的太阳光线。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。如图1和图3所示，本专利技术的光照辐射强度测量装置主要包括槽式聚光器1、真空集热管2、光照辐射强度测量模块3、制冷风扇4和数显装置5。其中，槽式聚光器1是由多块弧形镜面拼接而成的槽式抛物面，真空集热管2位于槽式聚光器1的上方，并且真空集热管2的轴线与槽式抛物面的焦点重合，真空集热管2一般采用钢架结构与槽式聚光器1的旋转轴固定。在槽式太阳能集热器两边的边缘位置对称安装一钢架，该钢架上端的金属圈与真空集热管2同轴心，并在该钢架上安装光照辐射强度测量模块3。如图3、图4和图5所示，光照辐射强度测量模块3由真空集热管改造而来，有2个，对称地安装在真空集热管2两端的延伸部位，光照辐射强度测量模块3由窄光伏电池条7，塑料管9，玻璃管10和小风扇11构成，光照辐射强度测量模块3的轴线与真空集热管2同轴。其中，玻璃管10内设塑料管9，在塑料管9的外表面涂覆一层绝缘层8，在塑料管9的外表面周向均匀贴附N条窄光伏电池条，塑料管9的末端安装小风扇11。本专利技术的光照辐射强度测量模块是将真空集热管中的金属管用耐高温的塑料管代替以减轻重量。安装在光照辐射强度测量模块3内的N条窄光伏电池条7具有相同的物理化学特性，N的大小取决于测量精度的要求，测量精度要求越高，N的取值越大，如在本专利技术的具体实施例中取N＝12。每条窄光伏电池条7的输出均连接一个数显装置5。为防止聚焦后的边缘光线12烧毁窄光伏电池条7，在光照辐射强度测量模块3末端边缘同轴安装制冷风扇4，这样，光照辐射强度测量模块3、制冷风扇4与真空集热管2同轴心，制冷风扇4由驱动电机6驱动，使光照辐射强度测量模块3内的空气流动，从而对窄光伏电池条降温。制冷风扇4产生的风可带动光照辐射强度测量模块3的塑料管9上的小风扇11同轴转动，从而带动窄光伏电池条组缓慢转动。边缘光线照射在不同位置的窄光伏电池条7上就会在窄光伏电池条7内产生电势差，一方面能够利用这些窄光伏电池条7产生的电能驱动制冷风扇4旋转，另外，窄光伏电池条7与数显装置5连接，可以将周向不同位置的窄光伏电池条7的电势差显示出来，通过数显装置5上的数字可知塑料管9周向不同位置的光照辐射强度，也就相当于真空集热管中金属管上的辐照强度。本专利技术的工作原理详细分析如下：太阳在天空运转过程中，由于无法时刻直射集热器的槽式聚光器1，在槽式聚光器1的边缘部位就会有部分光线无法照射到真空集热管2上，这就是所谓的边缘光线12，如图2所示。利用该边缘光线12，将反射到真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置，其特征在于，包括槽式聚光器、真空集热管、光照辐射强度测量模块、制冷风扇和数显装置；其中，所述槽式聚光器是由多块弧形镜面拼接而成的槽式抛物面，所述真空集热管位于槽式聚光器的上方，并且所述真空集热管的轴线与槽式抛物面的焦点重合，所述真空集热管采用钢架结构与槽式聚光器的旋转轴固定；在槽式太阳能集热器两边的边缘位置对称安装钢架，钢架上端设金属圈且与真空集热管同轴心，在钢架上对称安装光照辐射强度测量模块；所述光照辐射强度测量模块由窄光伏电池条，金属管，耐高温塑料管和小风扇构成，且所述光照辐射强度测量模块的轴线与真空集热管同轴，其中，玻璃管内设耐高温塑料管，在耐高温塑料管的外表面涂覆一层绝缘层，在耐高温塑料管的外表面周向均匀贴附N条窄光伏电池条；所述每条窄光伏电池条的输出均连接一个数显装置。

【技术特征摘要】
1.槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置，其特征在于，包括槽式聚光器、真空集热管、光照辐射强度测量模块、制冷风扇和数显装置；其中，所述槽式聚光器是由多块弧形镜面拼接而成的槽式抛物面，所述真空集热管位于槽式聚光器的上方，并且所述真空集热管的轴线与槽式抛物面的焦点重合，所述真空集热管采用钢架结构与槽式聚光器的旋转轴固定；在槽式太阳能集热器两边的边缘位置对称安装钢架，钢架上端设金属圈且与真空集热管同轴心，在钢架上对称安装光照辐射强度测量模块；所述光照辐射强度测量模块由窄光伏电池条，玻璃管，耐高温塑料管和小风扇构成，且所述光照辐射强度测量模块的轴线与真空集热管同轴，其中，玻璃管内设耐高温塑料管，在耐高温塑料管的外表面涂覆一层绝缘层，在耐高温塑料管的外表面周向均匀贴附N条窄光伏电池条；每条窄光伏电池条的输出均连接一个数显装置。2.根据权利要求1所述的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置，其特征在于，所述耐高温塑料管的末端安装小风扇。3.根据权利要求1所述的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置，其特征在于，所述光照辐射强度测量模块末端边缘同轴安装制冷风扇，制冷风扇由驱动电机驱动。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱天宇，吴鹏程，曹飞，颜昭，杨春元，刘庆君，毛宇飞，白建波，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32