一种太阳能真空管光热性能监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种太阳能真空管光热性能监测装置及监测方法，属于太阳能光热性能监测技术领域。本发明专利技术太阳能真空管光热性能监测装置包括检测装置、真空泵和监测装置，检测装置包括太阳能真空管、非成像聚光器和可控光源发射器，太阳能真空管设置在非成像聚光器的A端，可控光源发射器设置在非成像聚光器的B端，太阳能真空管的中心轴与可控光源发射器的光源中心轴线平行，太阳能真空管的中心轴和可控光源发射器的光源中心轴线所在的平面记为O平面，非成像聚光器的第一反射面和第二反射面相对于O平面呈镜像对称；真空泵与太阳能真空管的出口端连通，监测装置的第一温度传感器和第二温度传感器分别设置在太阳能真空管的入口端和出口端。和出口端。和出口端。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能真空管光热性能监测装置及监测方法


[0001]本专利技术涉及一种太阳能真空管光热性能监测装置及监测方法，属于太阳能光热性能监测


技术介绍

[0002]随着社会经济的全球化和文化交流的不断发展，能源枯竭、环境污染、生态破坏等问题日趋严重，能源安全越来越成为全人类共同关注的话题。太阳能作为一种自然资源，以其储量丰富且无污染的优势，被国际社会公认为最具竞争力的可再生能源之一。为满足生活用热需求、促进节能减排目标实现，将太阳辐射能聚光进行热利用是一种简单、直接、有效的方式。我国幅员辽阔，拥有较为丰富的太阳能资源，且太阳能光热利用目前逐渐扩大范围。
[0003]太阳能真空管具有结构简单、经济成本低和优良的热工性能等优势，而被广泛应用于太阳能热利用集成系统，将真空管作为太阳能光热转换的载体，可高效的将太阳辐射能转换为直接利用的热能。然而在太阳能真空管的性能测验时，因时间、空间以及天气状况等因素受到限制，其光热性能难以得到真实有效的实验验证。

技术实现思路

[0004]针对现有技术太阳能真空管光热性能监测不准确，受时间、空间和天气状况等因素限制的问题，本专利技术提出了一种基于非成像光学原理的太阳能真空管光热性能监测装置，即利用太阳能真空管、非成像聚光器、光源发射器、真空泵、流量计、数据记录仪、数据接收器、计算机构建成基于非成像聚光作用的太阳能真空管热性能监测装置，利用光源发射器模拟不同波段、不同强度和不同角度的太阳光线，通过非成像聚光器对光线进行聚光反射，最后会聚到真空管吸收体表面，通过流量计、数据记录仪和接收器等设备获得其各项热参数，实现跨时空、便捷有效的监测太阳能真空管光热性能；其次，非成像聚光器的无漏光的V形结构可有效防止光线的逃逸，不仅提高了光源的利用效率，且V形结构具有较好的稳固性，有利于本监测装置的稳定运行。
[0005]一种太阳能真空管光热性能监测装置，该装置基于非成像光学原理，包括检测装置、真空泵4和监测装置，检测装置包括太阳能真空管1、非成像聚光器2和可控光源发射器3，非成像聚光器2包括A端和B端，太阳能真空管1设置在非成像聚光器2内且靠近非成像聚光器2的A端，可控光源发射器3设置在非成像聚光器2的B端，非成像聚光器2与可控光源发射器3形成光源聚光封闭结构，太阳能真空管1的中心轴与可控光源发射器3的光源中心轴线平行，太阳能真空管1的中心轴和可控光源发射器3的光源中心轴线所在的平面记为O平面，非成像聚光器2被O平面分成第一反射面2
‑
1和第二反射面2
‑
2，第一反射面2
‑
1和第二反射面2
‑
2相对于O平面呈镜像对称；太阳能真空管1的两端分别为入口端和出口端，真空泵4与太阳能真空管1的出口端连通，监测装置的第一温度传感器设置在太阳能真空管1的入口端，监测装置的第二温度
传感器设置在太阳能真空管1的出口端；所述太阳能真空管1包括太阳能真空管内管1
‑
1和太阳能真空管外管1
‑
2，太阳能真空管外管1
‑
2为透明管，太阳能真空管内管1
‑
1的外壁涂覆设置有光线吸收转换涂层，光线吸收转换涂层可将光线转换为热能。
[0006]所述监测装置还包括流量计5、数据记录仪6、数据接收器7和计算机8，第一温度传感器和第二温度传感器均与数据记录仪6信号连接，流量计5与太阳能真空管1的出口端连通，流量计5与数据记录仪6信号连接，数据记录仪6通过数据接收器7与计算机8无线信号连接。
[0007]所述非成像聚光器2的第一反射面2
‑
1包括第一无漏光V形结构反射面和第一聚光反射曲面，第二反射面2
‑
2包括第二无漏光V形结构反射面和第二聚光反射曲面，第一无漏光V形结构反射面和第二无漏光V形结构反射面相对于O平面呈镜像对称，第一无漏光V形结构反射面的第一端与第二无漏光V形结构反射面的第一端无缝相接，第一聚光反射曲面与第二聚光反射曲面相对于O平面呈镜像对称，第一聚光反射曲面的第一端与第一无漏光V形结构反射面的第二端无缝连接，第二聚光反射曲面的第一端与第二无漏光V形结构反射面的第二端无缝连接，第一聚光反射曲面的第二端与可控光源发射器3的上端面无缝连接，第二聚光反射曲面的第二端与可控光源发射器3的下端面无缝连接。
[0008]优选的，所述第一无漏光V形结构反射面包括无缝连接的V形结构反射面Ⅰ和V形结构反射面Ⅱ，第二无漏光V形结构反射面包括无缝连接的V形结构反射面Ⅲ和V形结构反射面Ⅳ，V形结构反射面Ⅰ的第一端与V形结构反射面Ⅲ的第一端无缝连接，V形结构反射面Ⅰ的第二端与V形结构反射面Ⅱ的第一端无缝连接，V形结构反射面Ⅱ的第二端与第一聚光反射曲面的第一端无缝连接，V形结构反射面Ⅲ的第二端与V形结构反射面Ⅳ的第一端无缝连接，V形结构反射面Ⅳ的第二端与第二聚光反射曲面的第一端无缝连接；V形结构反射面Ⅰ、V形结构反射面Ⅱ、V形结构反射面Ⅲ和V形结构反射面Ⅳ的结构相同。
[0009]优选的，所述V形结构反射面Ⅰ由第一反射平面和第二反射平面组成。
[0010]更优选的，对检测装置从上到下进行纵截，在该检测装置的纵截面上，V形结构反射面Ⅰ的第一端与V形结构反射面Ⅲ的第一端相接线对应的点为D点，第一反射平面和第二反射平面的相交直线对应的点为C点，第一聚光反射曲面的第二端与可控光源发射器3的上端面相交线对应的点为B点，第二聚光反射曲面的第二端与可控光源发射器3的下端面相交线对应的点为E点，第一无漏光V形结构反射面对应的线条为DA锯齿线段，第一聚光反射曲面对应的曲线段为AB曲线段，AB曲线段由AM曲线段和MB曲线段组成，其中M点的切线为水平线；可控光源发射器3的光源中心轴线在纵截面上对应的点为O2点，以太阳能真空管1的中心轴对应的O1点为坐标系的原点，以O1点与O2点所在的O1O2连线为x轴，O1点上垂直于O1O2连线的直线为y轴建立坐标系，即xo1y坐标系；线段O1C与线段O1D形成的夹角ω的取值为ω=0.25arctan(r/R)式中，r为太阳能真空管内管的内半径，R为太阳能真空管外管的最大半径；
第一反射平面的宽度即线段CD的计算式为式中，R
o
为第一无漏光V形结构反射面的轮廓半径；xo1y坐标系中，设P点为AM曲线段任意动点，满足以下方程式：式中，θ为AM曲线段上任意动点P的连线o1P与x轴负半轴的夹角，β为AM曲线段的起始位置角，f(θ) 为非成像聚光器结构向量控制函数；xo1y坐标系中，设Q点为BM曲线段任意动点，满足以下方程式：式中，Θ为BM曲线段任意动点Q的连线EQ与x轴负半轴的夹角，l为光源发射器的长度，L为o1与o2的距离，α为非成像聚光器结构控制参数，优选的，30
°
≤α≤60
°
。
[0011]一种太阳能真空管光热性能监测方法，采用所述基于非成像光学原理的太阳能真空管光热性能监测装置，具体步骤如下：S1. 根据不同时间段的实时太阳光线，可控光源发射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能真空管光热性能监测装置，其特征在于：包括检测装置、真空泵（4）和监测装置，检测装置包括太阳能真空管（1）、非成像聚光器（2）和可控光源发射器（3），非成像聚光器（2）包括A端和B端，太阳能真空管（1）设置在非成像聚光器（2）内且靠近非成像聚光器（2）的A端，可控光源发射器（3）设置在非成像聚光器（2）的B端，非成像聚光器（2）与可控光源发射器（3）形成光源聚光封闭结构，太阳能真空管（1）的中心轴与可控光源发射器（3）的光源中心轴线平行，太阳能真空管（1）的中心轴和可控光源发射器（3）的光源中心轴线所在的平面记为O平面，非成像聚光器（2）被O平面分成第一反射面（2
‑
1）和第二反射面（2
‑
2），第一反射面（2
‑
1）和第二反射面（2
‑
2）相对于O平面呈镜像对称；太阳能真空管（1）包括太阳能真空管内管（1
‑
1）和太阳能真空管外管（1
‑
2）；太阳能真空管（1）的两端分别为入口端和出口端，真空泵（4）与太阳能真空管（1）的出口端连通，监测装置的第一温度传感器设置在太阳能真空管（1）的入口端，监测装置的第二温度传感器设置在太阳能真空管（1）的出口端。2.根据权利要求1所述太阳能真空管光热性能监测装置，其特征在于：监测装置还包括流量计（5）、数据记录仪（6）、数据接收器（7）和计算机（8），第一温度传感器和第二温度传感器均与数据记录仪（6）信号连接，流量计（5）与太阳能真空管（1）的出口端连通，流量计（5）与数据记录仪（6）信号连接，数据记录仪（6）通过数据接收器（7）与计算机（8）无线信号连接。3.根据权利要求1所述太阳能真空管光热性能监测装置，其特征在于：非成像聚光器（2）的第一反射面（2
‑
1）包括第一无漏光V形结构反射面和第一聚光反射曲面，第二反射面（2
‑
2）包括第二无漏光V形结构反射面和第二聚光反射曲面，第一无漏光V形结构反射面和第二无漏光V形结构反射面相对于O平面呈镜像对称，第一无漏光V形结构反射面的第一端与第二无漏光V形结构反射面的第一端无缝相接，第一聚光反射曲面与第二聚光反射曲面相对于O平面呈镜像对称，第一聚光反射曲面的第一端与第一无漏光V形结构反射面的第二端无缝连接，第二聚光反射曲面的第一端与第二无漏光V形结构反射面的第二端无缝连接，第一聚光反射曲面的第二端与可控光源发射器（3）的上端面无缝连接，第二聚光反射曲面的第二端与可控光源发射器（3）的下端面无缝连接。4.根据权利要求3所述太阳能真空管光热性能监测装置，其特征在于：第一无漏光V形结构反射面包括无缝连接的V形结构反射面Ⅰ和V形结构反射面Ⅱ，第二无漏光V形结构反射面包括无缝连接的V形结构反射面Ⅲ和V形结构反射面Ⅳ，V形结构反射面Ⅰ的第一端与V形结构反射面Ⅲ的第一端无缝连接，V形结构反射面Ⅰ的第二端与V形结构反射面Ⅱ的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦凤，蒋硕勋，陈飞，刘洋，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：