本發(fā)明屬于太陽能熱利用技術領域，涉及光斑能量測量，尤其是一種適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統(tǒng)及方法。
背景技術：
目前光斑能量的測量多采用ccd相機或輻照度感應器進行測量，ccd相機不僅成本高，而且熱防護較難，容易對相機造成損壞，且該測量方法是將相機在某一特定條件下得到的彩色光斑圖像當做一個整體來進行處理，忽略了相機在不同參數(shù)下圖像拍攝的差別，以及同一參數(shù)下圖像紅、綠、藍各分量數(shù)據(jù)間存在的差別，會使分析結(jié)果存在不確定性；而輻照度感應器同樣存在熱防護難及容易損壞問題，測量的能量范圍有限。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：
這種適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統(tǒng)，包括腔式吸熱器，所述腔式吸熱器的內(nèi)腔為布設有冷卻水流道的光吸收區(qū)域，在腔式吸熱器的腔室上設有一個能夠使入射光攝入內(nèi)腔的開口；所述冷卻水流道的進水口通過管道連接有冷卻水送水系統(tǒng)，所述冷卻水流道的出水口通過管道連接有冷卻水回收系統(tǒng)；所述冷卻水送水系統(tǒng)設置有用于測量送水的第一測壓元件、測溫元件和質(zhì)量流量測量裝置；所述冷卻水回收系統(tǒng)設置有用于測量回收水的第二測壓元件和測溫元件。
進一步，上述腔式吸熱器為一具有球形結(jié)構腔體，該腔體內(nèi)布設的冷卻水流道的迎光側(cè)涂有對太陽光吸收率較高的選擇性吸收涂層，，冷卻水流道的背光側(cè)設置有保溫層和保護層。
進一步，上述保護層的外壁面材料黑度小于等于0.039。
進一步，上述冷卻水送水系統(tǒng)還包括有水泵，所述水泵的進水口通過管路連接有冷卻水槽，水泵的出水口通過管路連接至質(zhì)量流量測量裝置的入水口，所述質(zhì)量流量測量裝置的出水口通過管路連接至冷卻水流道的進水口；在水泵與質(zhì)量流量測量裝置之間的管路上設置有球閥；在質(zhì)量流量測量裝置與冷卻水流道的進水口之間的管路上依次設置有第一測溫元件和第一測壓元件。
進一步，上述冷卻水回收系統(tǒng)包括有冷卻水回收槽，所述冷卻水流道的出水口通過管道直接連接至冷卻水回收槽中，在冷卻水回收槽與冷卻水流道的出水口之間的管路上依次設置有第二測溫元件和第二測壓元件。
進一步，以上在腔式吸熱器的開口的形狀需與所測光斑相同，開口的面積需小于或等于整個腔式吸熱器的腔室內(nèi)壁表面積的0.6％。
進一步，上述選擇性吸收涂層對太陽光的吸收率大于或等于0.92，發(fā)射率小于或等于0.07。
進一步，上述保溫層的保溫材料導熱系數(shù)小于或等于0.03w/(m.k)，外表面散熱損失小于或等于光斑總能量0.1％；保護層的外壁面選用精拋光型鉛質(zhì)材料。
本發(fā)明還提出一種基于上述適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統(tǒng)的測量方法：
將腔式吸熱器的開口對準所測光斑，光斑處的能量由此進入腔室，進入腔室的光照射在內(nèi)壁上，由內(nèi)壁的選擇性吸收涂層進行吸收，然后被冷卻水帶走；未吸收的能量及內(nèi)壁自身的熱輻射會繼續(xù)以光的形式在腔內(nèi)進行多次反射，每反射一次都會被內(nèi)壁面吸收一次；最后通過測量冷卻水進出口的溫度差及流量，來計算光斑處的能量，并且通過冷卻水送水系統(tǒng)中的球閥調(diào)節(jié)流量，對同一光斑進行多個流量的測量，使得測量結(jié)果更加準確。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統(tǒng)及方法，其測量系統(tǒng)結(jié)構簡單，便于生產(chǎn)加工，而且所用產(chǎn)品及加工工藝都成熟，風險低，熱防護簡單，耐用，成本低；原理明了，易于掌握和靈活變通，能量測量范圍廣。無論是碟式聚光器還是太陽能的熱利用，光斑的能量值都是關鍵參數(shù)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構示意圖。
其中：1為腔式吸熱器；2為冷卻水流道；3為開口；4為質(zhì)量流量測量裝置；5為選擇性吸收涂層；6為保溫層；7為水泵；8為冷卻水槽；9為球閥；10為冷卻水回收槽；11為保護層；t1為第一測溫元件；p1為第一測壓元件；t2為第二測溫元件；p2為第二測壓元件。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：
參見圖1，本發(fā)明適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統(tǒng)：包括腔式吸熱器1，腔式吸熱器1的內(nèi)腔為布設有冷卻水流道2的光吸收區(qū)域，在腔式吸熱器1的腔室上設有一個能夠使入射光攝入內(nèi)腔的開口3；冷卻水流道2的進水口通過管道連接有冷卻水送水系統(tǒng)，冷卻水流道2的出水口通過管道連接有冷卻水回收系統(tǒng)；冷卻水送水系統(tǒng)設置有用于測量送水的第一測壓元件p1、測溫元件t1和質(zhì)量流量測量裝置4；冷卻水回收系統(tǒng)設置有用于測量回收水的第二測壓元件p2和測溫元件t2。
在本發(fā)明的最佳實施例中：腔式吸熱器1為一具有球形結(jié)構腔體，該腔體內(nèi)的冷卻水流道2的迎光側(cè)涂有對太陽光吸收率較高的選擇性吸收涂層5，冷卻水流道2的背光側(cè)設置有保溫層6和保護層11。所述保護層11的外壁面材料黑度小于等于0.039。
具體的，本發(fā)明的冷卻水送水系統(tǒng)還包括有水泵7，所述水泵7的進水口通過管路連接有冷卻水槽8，水泵7的出水口通過管路連接至質(zhì)量流量測量裝置4的入水口，所述質(zhì)量流量測量裝置4的出水口通過管路連接至冷卻水流道2的進水口；在水泵7與質(zhì)量流量測量裝置4之間的管路上設置有球閥9；在質(zhì)量流量測量裝置4與冷卻水流道2的進水口之間的管路上依次設置有第一測溫元件t1和第一測壓元件p1。冷卻水回收系統(tǒng)包括有冷卻水回收槽10，所述冷卻水流道2的出水口通過管道直接連接至冷卻水回收槽10中，在冷卻水回收槽10與冷卻水流道2的出水口之間的管路上依次設置有第二測溫元件t2和第二測壓元件p2。在本發(fā)明的最佳實施例中，本發(fā)明的冷卻水流道2為盤管結(jié)構，保證冷卻水流道2的盤管的進出口設置在開口3的兩側(cè)。
更進一步，本發(fā)明在腔式吸熱器1的開口3的形狀需與所測光斑相同，開口3的面積一般小于或等于整個腔室內(nèi)壁表面積的0.6％；內(nèi)腔內(nèi)壁涂有的選擇性吸收涂層5，該涂層對太陽光的吸收率大于或等于0.92，發(fā)射率小于或等于0.07；冷卻水的總硬度0mg/l；保溫層厚度按測試時空氣濕球溫度+5℃設置，保溫材料導熱系數(shù)小于或等于0.03w/(m.k)，外表面散熱損失小于或等于光斑總能量0.1％；保護層外壁面選用精拋光型鉛質(zhì)材料，黑度小于或等于0.039，以減小自然光吸收對測量精度的影響。