本申请提供了一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法，具体涉及太阳能热利用技术领域。在此领域中，如何进一步提高太阳能聚光装置的聚光效率已经成为一个世界性问题。作为镜场调节的依据，光斑的热流分布数据具有重要的意义。目前腔式吸热器虽能够测量整个光斑的能量与热流密度，但无法同时测量光斑各划分区域的热流密度，本申请提供的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法，通过将各光斑区域对应一定数量的热管，再将对应区域的热管嵌入一个对应的联集管内，测量联集管两端工质温度，计算出对应热管吸收的光斑能量，进而得出光斑各区域的热流密度，可指导镜场调整以提高聚光装置的聚光效率，实用性强，便于产业推广应用。
A device and method for measuring spot energy and heat flux of solar concentrator
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法
本申请涉及太阳能热利用
，尤其涉及一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法。
技术介绍
太阳能高温热利用是太阳能热利用领域的重要研究项目，广泛运用于太阳能热发电系统中。目前普遍的太阳能高温热利用方式是通过选择性吸收材料接收太阳光的光斑能量，然后利用热传导将能量传递给工质，由接收能量的工质驱动发电装置进行发电。作为太阳能热发电系统中将聚集的太阳光转化成热能的装置，腔式吸热器被普遍采用。这种腔式吸热器采用单一腔体，接收整个光斑的能量，然后利用热传导将能量传递给工质，计算工质获取的能量从而得出整个光斑的能量。但是，为了进一步提高太阳能聚光装置的聚光效率，仅仅测量整个光斑的能量是不够的，为了指导镜场调整以获得更高的聚光效率，需要获知整个光斑各区域的热流密度分布情况，这就亟待提供一种同时测量测量光斑所有划分区域的能量以及热流密度的装置和方法。
技术实现思路
本申请提供一种即能够测量光斑整体同时又能测量光斑所有划分区域的能量以及热流密度的装置和方法，以解决目前无法同时测量整个光斑各区域的热流密度分布以提高太阳能聚光装置的聚光效率的问题。本申请的一方面，提供一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，包括：反光板、金属吸热板、热管、联集管和测温元件。所述反光板与所述金属吸热板的边缘无缝连接；所述金属吸热板的迎光面设置有选择性吸收涂层，所述热管为内部有工作液的封闭式真空管，所述热管分为蒸发段和冷凝段，所述工作液储存在蒸发段，所述热管的蒸发段端面与所述金属吸热板的背光面紧密接触，所述热管的冷凝段嵌入所述联集管中；所述联集管的一端为工质入口，另一端为工质出口，所述联集管的数量至少为两个，所述联集管与对应光斑区域的所述热管相连；所述测温元件分别设置于联集管的工质入口一端和工质出口一端。进一步的，根据权利要求1所述的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，所述金属吸热板上有阻热孔，所述阻热孔设置在相邻热管对应的金属吸热板的中部。进一步的，所述反光板的迎光面为漫反射面，所述迎光面的反射率≥0.9，所述反光板与所述金属吸热板竖向中心轴线的夹角为45至80度之间任一数值，所述反光板的背光面一侧设有冷却管道。进一步的，所述热管外部侧壁上包裹有导热用的保护套，所述保护套的一端与所述金属吸热板紧密接触，在所述保护套外侧和所述联集管外侧包裹隔热材料。进一步的，还包括水泵、流量计和球阀，所述水泵设置在所述联集管的工质入口一端，在所述水泵的顺水流方向上依次设置所述流量计和所述球阀。进一步的，还包括信号处理设备和信号输出设备，所述信号处理设备与所述测温元件以及所述流量计相连，所述信号输出设备与所述信号处理设备相连。本申请的另一方面，提供一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量方法，基于本申请所提供的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，包括以下步骤：调整太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，热管的蒸发段，使金属吸热板对准光斑；将工质由工质入口通入联集管内，待所有测量值都稳定，测温元件开始检测联集管两端的工质温度；所述所有测量值都稳定是指工质通过联集管一段时间后，测量装置的各部分受热达到一种温度近乎恒定的状态。采用先预热再测量的方式，可以减小由于装置各部分吸热造成的测量误差。根据测温元件检测的工质温度，记录同一时刻流经各联集管的工质的初始温度值和结束温度值；根据记录的同一时刻各联集管两端的工质的温度值和单位时间内工质的流量值，计算各联集管对应的光斑区域在单位时间内的能量值，并得出整个光斑的能量值；根据各联集管对应的光斑区域的面积计算各光斑区域的热流密度以及整个光斑的热流密度。进一步的，在所述调整太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置步骤之前，将冷工质通入所述冷却管道。进一步的，在所述测温元件开始检测联集管两端的工质温度的同时，使用流量计测量所述联集管中工质的流量，使用信号处理设备提取所述测温元件检测的工质温度值以及所述流量计测量的流量值，并计算各光斑区域的能量值以及整个光斑的能量值，并根据各光斑区域的面积计算热流密度，并将所述信号处理设备计算的结果在信号输出设备上显示。进一步的，在所述将工质由工质入口通入联集管的步骤中，通过调节水阀的大小，在工质的不同流速下，对光斑能量进行多次测量。本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本申请提供的一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法，通过设置至少两个联集管，既可以测量整个光斑的能量与热流密度，也可以同时测量出光斑各划分区域的能量与热流密度，这样就能够指导镜场作进一步调整以提高太阳能聚光装置的聚光效率；通过保证工作液的位置，有利于能量传导，将工质通入联集管预设时间，各部件预热，达到一定的稳定状态，使测量结果更准确，冷却管道的设置能充分保护反光板不被光斑高温损坏，使用信号处理设备和信号输出设备使测量更显得智能化和自动化，提高测量效率，通过在工质的不同流速下对光斑能量多次测量，可进一步保证测量结果的准确性。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置的结构示意图；图2为本申请的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置一个实施例的结构示意图；图3为本申请的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置另一个实施例的结构示意图；图4为本申请中的联集管测量系统示意图；图5为本申请的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量方法的流程图。附图标记说明：1-金属吸热板、2-反光板、3-热管、4-联集管、5-测温元件、6-保护套、7-隔热材料、8-冷却管道、9、阻热孔、10-水泵、11-流量计、12-球阀。具体实施方式此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。请参考附图1、附图2以及附图3，以便于理解本申请的第一方面所提供一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置的实施例。本实施例的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，包括：反光板、金属吸热板、热管、联集管和测温元件；其中，所述反光板与所述金属吸热板的边缘无缝连接；所述金属吸热板的迎光面设置有选择性吸收涂层，所述热管为内部有工作液的封闭式真空管，所述热管分为蒸发段和冷凝段，所述工作液储存在蒸发段，所述热管的蒸发段端面与所述金属吸热板的背光面紧密接触，所述热管的冷凝段嵌入所述联集管中；所述联集管的一端为工质入口，另一端为工质出口，所述联集管的数量至少为两个，所述联集管与对应光斑区域的所述热管的冷凝段相连；所述测温元件分别设置于所述联集管的工质入口一端和工质出口一端。附图中测温元件所标识的T1、T2、T3均为测温元件，由于测温部位不同，为了以示区别，不同测温部位T后面的数字有所不同，并无严格意义上的顺序限制；另外，附图1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，包括：反光板(2)、金属吸热板(1)、热管(3)、联集管(4)和测温元件(5)；所述反光板(2)与所述金属吸热板(1)的边缘无缝连接；所述金属吸热板(1)的迎光面设置有选择性吸收涂层，所述热管(3)为内部有工作液的封闭式真空管，所述热管(3)分为蒸发段和冷凝段，所述工作液储存在蒸发段，所述热管(3)的蒸发段端面与所述金属吸热板(1)的背光面紧密接触，所述热管(3)的冷凝段嵌入所述联集管(4)中；所述联集管(4)的一端为工质入口，另一端为工质出口，所述联集管(4)的数量至少为两个，所述联集管(4)与对应光斑区域的所述热管(3)相连；所述测温元件(5)分别设置于联集管(4)的工质入口一端和工质出口一端。
【技术特征摘要】
1.一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，包括：反光板(2)、金属吸热板(1)、热管(3)、联集管(4)和测温元件(5)；所述反光板(2)与所述金属吸热板(1)的边缘无缝连接；所述金属吸热板(1)的迎光面设置有选择性吸收涂层，所述热管(3)为内部有工作液的封闭式真空管，所述热管(3)分为蒸发段和冷凝段，所述工作液储存在蒸发段，所述热管(3)的蒸发段端面与所述金属吸热板(1)的背光面紧密接触，所述热管(3)的冷凝段嵌入所述联集管(4)中；所述联集管(4)的一端为工质入口，另一端为工质出口，所述联集管(4)的数量至少为两个，所述联集管(4)与对应光斑区域的所述热管(3)相连；所述测温元件(5)分别设置于联集管(4)的工质入口一端和工质出口一端。2.根据权利要求1所述的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，所述金属吸热板(1)上有阻热孔(9)，所述阻热孔(9)设置在相邻热管(3)对应的金属吸热板(1)的中部。3.根据权利要求1所述的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，所述反光板(2)的迎光面为漫反射面，所述迎光面的反射率≥0.9，所述反光板(2)与所述金属吸热板(1)竖向中心轴线的夹角为45至80度之间任一数值，所述反光板(2)的背光面一侧设有冷却管道(8)。4.根据权利要求1所述的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，所述热管(3)外部侧壁上包裹有导热用的保护套(6)，所述保护套(6)的一端与所述金属吸热板(1)紧密接触，在所述保护套(6)外侧和所述联集管(4)外侧包裹隔热材料(7)。5.根据权利要求1所述的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，还包括水泵(10)、流量计(11)和球阀(12)，所述水泵(10)设置在所述联集管(4)的工质入口一端，在所述水泵(10)的顺水流方向上依次设置所述流量计(11)和所述球阀(12)。6.根据权利要求1所述的太阳能聚光...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳，刘晓亮，刘平，张鹏飞，王昱凯，
申请(专利权)人：中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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