專利名稱：一種測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱利用技術(shù)，特別是一種測試全玻璃真空 太陽集熱管半球發(fā)射比的方法。
背景技術(shù)：
全玻璃真空太陽集熱管的選擇性吸收涂層的發(fā)射比是一個非常 重要的參數(shù)，直接影響全玻璃真空太陽集熱管的光熱性能。測試選擇 性吸收涂層發(fā)射比的方法較多，早期的方法是在生產(chǎn)過程中，在鍍膜 機內(nèi)放置玻璃片，鍍膜工藝完成后測試玻璃片上選擇性吸收涂層的發(fā) 射比，測試精度低，僅局限于生產(chǎn)過程中的快速檢驗。對于成品全玻璃真空太陽集熱管，其內(nèi)部的選擇性吸收涂層發(fā)射 比的測試方法很少見，國際、國內(nèi)對發(fā)射比的測試都是一個難題，只是在1981年的Solar Energy雜志上的一篇文章提及該測試，另外清 華大學電子系和清華陽光公司做過一套基于穩(wěn)態(tài)卡計法基本原理的 發(fā)射比測試裝置，但是由于測試參數(shù)較多，可能存在的參數(shù)測試誤差 點較多，而發(fā)射比的測試對測試參數(shù)的誤差非常敏感，因此影響了發(fā) 射比的測試精度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種新的測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的方法。采用本方法，測試 的參數(shù)較少，測量誤差點少，另外可以測定一個溫度范圍內(nèi)不同溫度 下的發(fā)射比，測試精度較高。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的， 一種測 試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的方法，其特點是將全玻璃真 空太陽集熱管置于循環(huán)水套內(nèi)，首先將全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)部加 熱到80 250度，然后將真空管的管口密封，向循環(huán)水套內(nèi)循環(huán)注入恒溫的冷卻水，保持10 20分鐘，等真空管內(nèi)部溫度均勻一致、循環(huán)水套的進出水口的溫度趨于一致時，開始數(shù)據(jù)記錄，記錄的數(shù)據(jù)包括 真空管內(nèi)管的管壁溫度和外管的管壁溫度，每隔一定的間隔時間記錄一次，間隔的時間為5 60秒，計算真空管內(nèi)管的管壁溫度冷卻速率， 并根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，通過函數(shù)關(guān)系式￡ = ^7^^^，計算各個溫度點的發(fā)射比，式中e為半球發(fā)射比，C為內(nèi)玻璃管比熱，M為內(nèi)玻璃管質(zhì)量，^為內(nèi)玻璃管表面輻射面積，。為玻爾茲曼常數(shù)，為內(nèi)玻璃管管壁溫度，^2為外玻璃管管壁溫度，最后繪制一個在一定溫度范圍內(nèi)全玻璃真空太陽集熱管的發(fā)射 比變化曲線。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進一步實 現(xiàn)，記錄的真空管內(nèi)管的管壁溫度取最少三個不同測溫點溫度的平均 值。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進一步實現(xiàn)，記錄的外管的管壁溫度取循環(huán)水套進出水口的兩個溫度的平均 值。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進一步實 現(xiàn)，為了使真空管內(nèi)管外壁上的選擇性吸收涂層的溫度均勻，在真空 管內(nèi)放置銅管或鋁管，銅管或鋁管緊貼管壁。由于金屬的導熱系數(shù)較 高，同時選擇性吸收涂層也以金屬層為底層，加入銅管或鋁管可以保 證真空管內(nèi)管作為一個整體，包括選擇性吸收涂層、內(nèi)玻璃管、銅管 或鋁管，其溫度場趨于一致，保證了測試前提條件的成立。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種基于瞬態(tài)卡計法基本原 理的測試方法及測試裝置，只需要測試全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)管的 管壁溫度和外管的管壁溫度這兩個參數(shù)，即可確定全玻璃真空太陽集 熱管的選擇性吸收涂層的冷卻速率，再根據(jù)內(nèi)玻璃管的比熱、質(zhì)量及 表面積，即可計算出全玻璃真空太陽集熱管的發(fā)射比。本發(fā)明提供的 方法測試的參數(shù)較少，測量誤差點少，另外可以測定一個溫度范圍內(nèi) 不同溫度下的發(fā)射比，測試精度較高，有效地解決了目前全玻璃真空 太陽集熱管的選擇性吸收涂層半球發(fā)射比測試難題。


圖1為本發(fā)明的測試裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。 圖2為繪制的集熱管的半球發(fā)射比變化曲線示例。
具體實施方式
圖1中1、計算機；2、溫度巡檢儀；3、真空管；4、恒溫 水套；5、銅管或鋁管；6、管壁溫度傳感器；7、水套溫度傳感器；8、保溫套；9、循環(huán)泵；10、恒溫水箱；11、電加熱；12、溫控本發(fā)明采用的測試裝置由恒溫系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三 部分組成。其中恒溫系統(tǒng)由恒溫水套4、循環(huán)泵9、恒溫水箱IO、電加熱11及溫控儀12組成；測溫系統(tǒng)由溫度巡檢儀2、銅管或鋁管5、 管壁溫度傳感器6、水套溫度傳感器7及保溫套8組成；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由計算機l、數(shù)據(jù)處理軟件組成。測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的方法為將全玻璃真空 太陽集熱管置于循環(huán)水套內(nèi)，首先將全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)部加熱到80 250度，然后將真空管的管口密封，向循環(huán)水套內(nèi)循環(huán)注入恒 溫的冷卻水，保持10 20分鐘，等真空管內(nèi)部溫度均勻一致、循環(huán)水 套的進出水口的溫度趨于一致時，開始數(shù)據(jù)記錄，記錄的數(shù)據(jù)包括真 空管內(nèi)管的管壁溫度和外管的管壁溫度，記錄的真空管內(nèi)管的管壁溫 度取最少三個不同測溫點溫度的平均值，記錄的外管的管壁溫度取循 環(huán)水套進出水口的兩個溫度的平均值。每隔一定的間隔時間記錄一 次，間隔的時間可以為5~60秒，計算真空管內(nèi)管的管壁溫度冷卻速 率，并根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，通過函數(shù)關(guān)系式式中e為半球發(fā)射比，c為內(nèi)玻璃管比熱，m為內(nèi)玻璃管質(zhì)量， ^為內(nèi)玻璃管表面輻射面積，^為玻爾茲曼常數(shù)，71為內(nèi)玻璃管管 壁溫度，t2為外玻璃管管壁溫度，最后繪制一個在一定溫度范圍內(nèi)全玻璃真空太陽集熱管的發(fā)射一cm計算各個溫度點的發(fā)射比，K7;4 —r24) a比變化曲線。為了使真空管內(nèi)管外壁上的選擇性吸收涂層的溫度均勻，在真空 管內(nèi)放置銅管或鋁管，銅管或鋁管緊貼管壁。由于金屬的導熱系數(shù)較 高，同時選擇性吸收涂層也以金屬層為底層，加入銅管或鋁管可以保 證真空管內(nèi)管作為一個整體，包括選擇性吸收涂層、內(nèi)玻璃管、銅管 或鋁管，其溫度場趨于一致，保證了測試前提條件的成立。為了使真 空管外壁的溫度恒定，使用循環(huán)泵將恒溫水箱中的冷卻水通過循環(huán)水 套對真空管外壁進行冷卻，保持外壁溫度恒定。
權(quán)利要求
1.一種測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的方法，其特征在于將全玻璃真空太陽集熱管置于循環(huán)水套內(nèi)，首先將全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)部加熱到80～250度，然后將真空管的管口密封，向循環(huán)水套內(nèi)循環(huán)注入恒溫的冷卻水，保持10～20分鐘，等真空管內(nèi)部溫度均勻一致、循環(huán)水套的進出水口的溫度趨于一致時，開始數(shù)據(jù)記錄，記錄的數(shù)據(jù)包括真空管內(nèi)管的管壁溫度和外管的管壁溫度，每隔一定的間隔時間記錄一次，間隔的時間為5～60秒，計算真空管內(nèi)管的管壁溫度冷卻速率，并根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，通過函數(shù)關(guān)系式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>&epsiv;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>-</mo><mi>CM</mi> </mrow> <mrow><mi>A&sigma;</mi><mrow> <mo>(</mo> <msubsup><mi>T</mi><mn>1</mn><mn>4</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msubsup><mi>T</mi><mn>2</mn><mn>4</mn> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mfrac> <msub><mi>dT</mi><mn>1</mn> </msub> <mi>d&tau;</mi></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="S2008100186772C00011.gif" wi="171" he="46" img-content="drawing" img-format="tif"/-->計算各個溫度點的發(fā)射比，式中ε為半球發(fā)射比，C為內(nèi)玻璃管比熱，M為內(nèi)玻璃管質(zhì)量，A為內(nèi)玻璃管表面輻射面積，σ為玻爾茲曼常數(shù)，T1為內(nèi)玻璃管管壁溫度，T2為外玻璃管管壁溫度，最后繪制一個在一定溫度范圍內(nèi)全玻璃真空太陽集熱管的發(fā)射比變化曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的 方法，其特征在于記錄的真空管內(nèi)管的管壁溫度取最少三個不 同測溫點溫度的平均值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的方法，其特征在于記錄的外管的管壁溫度取循環(huán)水套進出水口 的兩個溫度的平均值。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的 方法，其特征在于在真空管內(nèi)放置銅管或鋁管，銅管或鋁管緊 貼管壁，選擇性吸收涂層、內(nèi)玻璃管、銅管或鋁管作為一個整體， 保證其溫度場趨于一致。
全文摘要
一種測試全玻璃真空太陽集熱管半球發(fā)射比的方法，首先將全玻璃真空太陽集熱管內(nèi)部加熱到80～250度，然后將真空管的管口密封，向設(shè)在集熱管外循環(huán)水套內(nèi)循環(huán)注入恒溫的冷卻水，保持10～20分鐘，等真空管內(nèi)部溫度均勻一致、循環(huán)水套的進出水口的溫度趨于一致時，開始數(shù)據(jù)記錄，計算真空管內(nèi)管的管壁溫度冷卻速率，計算各個溫度點的發(fā)射比，最后繪制一個在一定溫度范圍內(nèi)的發(fā)射比變化曲線。本發(fā)明提供一種基于瞬態(tài)卡計法基本原理的測試方法及測試裝置，測試的參數(shù)較少，測量誤差點少，另外可以測定一個溫度范圍內(nèi)不同溫度下的發(fā)射比，測試精度較高，有效地解決了目前全玻璃真空太陽集熱管的選擇性吸收涂層半球發(fā)射比測試難題。
文檔編號G01M11/02GK101251438SQ20081001867
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月9日
發(fā)明者李開春, 焦青太 申請人:北京四季沐歌太陽能技術(shù)有限公司