專利名稱：太陽能聚光吸熱管器件性能檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測高溫太陽能熱發(fā)電中的吸熱器性能的裝置。
背景技術(shù)：
利用太陽進(jìn)行熱動力發(fā)電，需要將收集到的太陽能輸送到熱力發(fā)電機(jī)，這種輸送動作是通過吸熱器實現(xiàn)的。鑒于不同的需要，吸熱器應(yīng)該有不同的設(shè)計。在設(shè)計適應(yīng)不同需要的吸熱器時，必須對研發(fā)出的吸熱器的整個吸熱過程進(jìn)行檢測，以檢測其吸熱效率、安全性和耐久性(使用壽命)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對吸熱器進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。因此，有必要提供一種能檢測高溫太陽能熱發(fā)電中的吸熱器性能的裝置。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種檢測高溫太陽能熱發(fā)電中的吸熱器性能的裝置，對吸熱器的吸熱過程的吸熱效率、安全性、耐久性進(jìn)行檢測。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置，適用于對吸熱器進(jìn)行性能檢測，包括儲存有低溫導(dǎo)熱油的膨脹罐、第一管道、第二管道、無線數(shù)據(jù)發(fā)送器、無線數(shù)據(jù)接收器和計算機(jī)，其中，第一管道的一端與吸熱器的輸出端相連通， 另一端與膨脹罐的進(jìn)口相連，第一管道上從與吸熱器的輸出端相連的一端開始依次設(shè)有第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、第一導(dǎo)熱油泵；第二管道的一端與膨脹罐的出口相連通， 另一端與吸熱器的輸入端相連，第二管道上從與膨脹罐的出口相連的一端開始依次設(shè)有預(yù)熱器、空冷器、第二導(dǎo)熱油泵、流量計、第二壓力傳感器、第二溫度傳感器；膨脹罐上設(shè)有超聲波液位計，一紅外測溫傳感器位于吸熱器的吸熱管道，所述紅外測溫傳感器、超聲波液位計、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、流量計分別通過導(dǎo)線與所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送器相連，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送器與所述無線數(shù)據(jù)接收器之間通過無線通信，所述無線接收器與所述計算機(jī)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置通過吸熱器和空冷器實現(xiàn)吸熱、放熱，完成吸熱、放熱的循環(huán)；通過第一、第二導(dǎo)熱油泵來控制導(dǎo)熱油流量，以達(dá)到控制系統(tǒng)溫度、功率；通過流量計、紅外測溫傳感器、第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、第二溫度傳感器、第二壓力傳感器、超聲波液位計分別測得流量數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、液位數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算，得到耐久性指標(biāo)、吸熱效率指標(biāo)、安全性指標(biāo)。本裝置簡單易操作，能對吸熱器在吸熱過程中的效率、耐久性、安全性進(jìn)行測試和評價。通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。

[0009]圖1為本實用新型太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置的示意圖圖2是本實用新型太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置檢測的吸熱器的剖面示意圖
具體實施方式
現(xiàn)在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元件。如圖1所示，本實用新型太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置適用于對吸熱器16進(jìn)行性能檢測，其包括膨脹罐5、安全閥6、第二導(dǎo)熱油泵12、第二管道10、預(yù)熱器8、空冷器9、流量計13、第二壓力傳感器14、第二溫度傳感器15、第一導(dǎo)熱油泵4、第一管道1、第一溫度傳感器2、第一壓力傳感器3、超聲波液位計7、紅外測溫傳感器18、無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11、無線數(shù)據(jù)接收器19、計算機(jī)17。第一管道1的一端與吸熱器16的輸出端相連通，另一端與膨脹罐5的進(jìn)口相連。 第一管道1上從與吸熱器16的輸出端相連的一端開始依次設(shè)有第一溫度傳感器2、第一壓力傳感器3、第一導(dǎo)熱油泵4。第一溫度傳感器2選用貼片溫度傳感器，貼于第一管道1上即可測量第一管道1內(nèi)導(dǎo)熱油溫度；第一壓力傳感器3選用插入式壓力傳感器，通過螺紋孔安裝，探頭位于第一管道1內(nèi)；第一導(dǎo)熱油泵4安裝于吸熱器16和膨脹罐5之間的第一管道1上，靠近膨脹罐5處。第二管道10的一端與膨脹罐5的出口相連通，另一端與吸熱器16的輸入端相連。 第二管道10上從與膨脹罐5的出口相連的一端開始依次設(shè)有預(yù)熱器8、空冷器9、第二導(dǎo)熱油泵12、流量計13、第二壓力傳感器14、第二溫度傳感器15。第二溫度傳感器15選用貼片溫度傳感器，貼于第二管道10上即可測量第二管道10內(nèi)導(dǎo)熱油溫度；第二壓力傳感器14 選用插入式壓力傳感器，通過螺紋孔安裝，探頭位于第二管道10內(nèi)；流量計13采用法蘭式連接，其傳感部分位于第二管道10內(nèi)；預(yù)熱器8安裝于膨脹罐5出口處的第二管道10上； 空冷器9安裝于預(yù)熱器8和第二導(dǎo)熱油泵12之間的第二管道10上；第二導(dǎo)熱油泵12安裝于空冷器9和流量計13之間的第二管道10上。膨脹罐5內(nèi)儲存有低溫導(dǎo)熱油，并且安裝有安全閥門6，安全閥的作用是在系統(tǒng)出現(xiàn)安全事故時釋放管道中的高壓氣體和導(dǎo)熱油。膨脹罐5的上方設(shè)置有超聲波液位計7，用于利用超聲波來測量膨脹罐5中導(dǎo)熱油液位，其無需與導(dǎo)熱油液面接觸。將紅外測溫傳感器18固定于安裝平臺上，其傳感探頭對準(zhǔn)吸熱器16的吸熱管道， 用于通過聚焦吸熱管道輻射的紅外能量來測量吸熱管道的溫度(紅外測溫為非接觸式，探頭對準(zhǔn)待測物即可測溫)。超聲波液位計7、第一溫度傳感器2、第二溫度傳感器15、第一壓力傳感器3、第二壓力傳感器14、流量計13、紅外測溫傳感器18分別通過導(dǎo)線與無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11相連；無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11與無線數(shù)據(jù)接收器19之間通過無線通信，無線接收器19與計算機(jī)連接。下面說明本實用新型太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置對吸熱器16進(jìn)行性能檢測的原理。吸熱過程檢測開始時，先打開預(yù)熱器8和第二導(dǎo)熱油泵12，儲存在膨脹罐5中的低溫導(dǎo)熱油經(jīng)過預(yù)熱器8預(yù)熱，溫度升高，黏度降低，在第二導(dǎo)熱油泵12的驅(qū)動下進(jìn)入第二管道10，并沿著第二管道10進(jìn)入吸熱器16的輸入端，吸收太陽能的吸熱器16加熱吸熱器16中的導(dǎo)熱油，變成高溫導(dǎo)熱油。放熱過程打開第一導(dǎo)熱油泵4，關(guān)閉預(yù)熱器8，在第一導(dǎo)熱油泵4的驅(qū)動下，高溫導(dǎo)熱油從吸熱器16的輸出端沿著第一管道1進(jìn)入膨脹罐5，釋放壓力和空氣，進(jìn)行緩沖，高溫導(dǎo)熱油進(jìn)入空冷器9，空冷器9將高溫導(dǎo)熱油的熱量釋放到周圍環(huán)境中。在系統(tǒng)運行過程中，流量計13測量導(dǎo)熱油流量，通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11將導(dǎo)熱油流量數(shù)據(jù)發(fā)送到無線數(shù)據(jù)接收器19中；第一溫度傳感器2和第一壓力傳感器3分別測量吸熱器16的輸出端處導(dǎo)熱油溫度和壓力，通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11將吸熱器16的輸出端處導(dǎo)熱油溫度和壓力數(shù)據(jù)發(fā)送到無線數(shù)據(jù)接收器19中；第二溫度傳感器15和第二壓力傳感器14分別測量吸熱器16的輸入端處導(dǎo)熱油溫度和壓力，通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11將吸熱器 16的輸入端處導(dǎo)熱油溫度和壓力數(shù)據(jù)發(fā)送到無線數(shù)據(jù)接收器19中；超聲波液位計7測量膨脹罐5中導(dǎo)熱油液位，通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11將導(dǎo)熱油液位數(shù)據(jù)發(fā)送到無線數(shù)據(jù)接收器 19中；紅外測溫傳感器18測量吸熱器16上吸熱管道M溫度，通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送器11將吸熱管道23溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到無線數(shù)據(jù)接收器19中。無線數(shù)據(jù)接收器19接收導(dǎo)熱油流量數(shù)據(jù)、吸熱器16的輸出端處導(dǎo)熱油溫度和壓力數(shù)據(jù)以及輸入端處導(dǎo)熱油溫度和壓力數(shù)據(jù)、 導(dǎo)熱油液位數(shù)據(jù)、吸熱管道溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機(jī)17中。計算機(jī)17根據(jù)無線數(shù)據(jù)接收器19發(fā)送的數(shù)據(jù)對吸熱器16進(jìn)行以下三項測試耐久性測試在有太陽光照的情況下持續(xù)運行系統(tǒng)，達(dá)到72小時，在系統(tǒng)持續(xù)運行過程中計算機(jī)17根據(jù)無線數(shù)據(jù)接收器19發(fā)送的吸熱器16的輸出端處導(dǎo)熱油溫度數(shù)據(jù)記錄吸熱器輸出端溫度變化曲線，同時根據(jù)無線數(shù)據(jù)接收器19發(fā)送的吸熱器16的吸熱管道M的溫度數(shù)據(jù)繪制吸熱管道衰減曲線，然后，計算機(jī)17根據(jù)吸熱器輸出端溫度變化曲線判斷系統(tǒng)能否將導(dǎo)熱油加熱至指定溫度，以評估吸熱器能否長期正常工作；根據(jù)吸熱器輸出端溫度變化曲線判斷系統(tǒng)是否在長時間運行后溫度有明顯降低(為下降曲線)，或者出現(xiàn)溫度值不穩(wěn)定的現(xiàn)象(為突變曲線)，以評估吸熱器能否長期穩(wěn)定工作；根據(jù)吸熱管道衰減曲線評估吸熱管道的吸熱涂層的消耗情況；吸熱效率測試在系統(tǒng)運行過程中，計算機(jī)17根據(jù)導(dǎo)熱油物理特性查取無線數(shù)據(jù)接收器19發(fā)送的吸熱器16的輸出端處導(dǎo)熱油溫度數(shù)據(jù)To時的密度P、焓值ε，計算出輸出熱功率P= P ΧΦΧ ε ；然后計算機(jī)17計算在有效日照情況下，吸熱器16吸收太陽熱能的熱功率Q (此處Q和具體采用的定日鏡的面積和聚光比有關(guān))；再后計算機(jī)17根據(jù)無
線數(shù)據(jù)接收器19發(fā)送的導(dǎo)熱油流量數(shù)據(jù)Φ計算吸熱效率▽ = ^ ；計算機(jī)17根據(jù)無線數(shù)據(jù)
接收器19發(fā)送的吸熱器16輸入端處導(dǎo)熱油溫度數(shù)據(jù)Ti,吸熱管道M的溫度數(shù)據(jù)Τ，計算
τ
%=!、％=#，I、η?？芍庇^顯示吸熱涂層和整個吸熱器工作情況，檢測二者的工作效 Ti 1I率。安全測試在有太陽光照的情況下持續(xù)運行系統(tǒng)，計算機(jī)17根據(jù)無線數(shù)據(jù)接收器 19發(fā)送的吸熱管道溫度數(shù)據(jù)實時監(jiān)測吸熱管道24，防止吸熱器16因溫度過高而燒毀；計算機(jī)17根據(jù)無線數(shù)據(jù)接收器19發(fā)送的吸熱器16的輸出端處壓力數(shù)據(jù)P1以及輸入端處壓力數(shù)據(jù)P2，輸出端處溫度數(shù)據(jù)Ti以及輸入端處溫度數(shù)據(jù)Τ。，監(jiān)測是否超過第一管道1和第二管道10的最大承受范圍；同時計算機(jī)17監(jiān)測吸熱器16的輸出端處壓力數(shù)據(jù)P1以及輸入端處壓力數(shù)據(jù)P2的變化來評估檢查整個系統(tǒng)的密封性；計算機(jī)17根據(jù)無線數(shù)據(jù)接收器19 發(fā)送的導(dǎo)熱油液位數(shù)據(jù)判斷膨脹罐5內(nèi)是否液位過高，當(dāng)液位過高時，可能出現(xiàn)安全問題， 此時打開完全閥門6，釋放導(dǎo)熱油。通過上述測試結(jié)果，對吸熱器16的耐久性、吸熱效率、安全性進(jìn)行整體評估，看是否達(dá)到吸熱器的設(shè)計要求。需要說明的是，膨脹罐5有兩大作用，一是當(dāng)系統(tǒng)停止時，用于儲存導(dǎo)熱油，二是由于導(dǎo)熱油在溫度升高時，體積會增大，需要經(jīng)膨脹罐5緩沖。預(yù)熱器8用于對低溫的導(dǎo)熱油加熱，因為本試驗所用導(dǎo)熱油在低溫時有較大的黏度，會影響其在系統(tǒng)中的循環(huán)。空冷器 9的作用是將導(dǎo)熱油的熱量釋放到周圍環(huán)境中，溫度降低，以免溫度過高造成安全隱患。圖2詳細(xì)展示了吸熱器16的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖2所示，吸熱器16包括中空圓柱保護(hù)外罩23，吸熱管道M、密封層22、保溫層20以及吸熱涂層25。所述中空圓柱保護(hù)外罩23的周身預(yù)留多個開口。所述吸熱管道M貫穿所述保護(hù)外罩23，在所述保護(hù)外罩23內(nèi)由下至上螺旋而上，并且一端穿入保護(hù)外罩23周身的開口， 作為吸熱管進(jìn)口 26，另一端穿出保護(hù)外罩23的一端，作為吸熱管出口 21。保護(hù)外罩23穿出吸熱管道M的一端敷設(shè)有一密封層22。保護(hù)外罩23周身與吸熱管道M之間填充有一保溫層20。吸熱管道M之位于保護(hù)外罩23內(nèi)的部分敷設(shè)有一吸熱涂層25。保護(hù)外罩23為耐高溫的鋼板制成。吸熱管道M的材料為不銹鋼，設(shè)計成內(nèi)外雙螺紋狀。保溫層20采用導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料。密封層21采用水泥材料。陽光從保護(hù)外罩23的另一端射入(如圖2中箭頭所示)，照在涂有吸熱涂層25的吸熱管道M上，吸熱管道M吸收太陽熱能，與通過第二管道10從吸熱管進(jìn)口 19流進(jìn)吸熱管道M的導(dǎo)熱油進(jìn)行熱交換，加熱吸熱管道23的導(dǎo)熱油，之后導(dǎo)熱油從吸熱管出口 21流出ο在此試驗中選擇Therminol VP-1導(dǎo)熱油作為傳熱工質(zhì)，其為沈.5 %聯(lián)苯和 73. 5%聯(lián)苯醚混合體。作為液態(tài)的傳熱介質(zhì)和蒸發(fā)(凝結(jié)氣液兩相)循環(huán)的傳熱介質(zhì)，導(dǎo)熱油最高可以用至425°C的高溫。以上結(jié)合最佳實施例對本實用新型進(jìn)行了描述，但本實用新型并不局限于以上揭示的實施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
權(quán)利要求1. 一種太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置，適用于對吸熱器進(jìn)行性能檢測，其特征在于， 包括儲存有低溫導(dǎo)熱油的膨脹罐、第一管道、第二管道、無線數(shù)據(jù)發(fā)送器、無線數(shù)據(jù)接收器和計算機(jī)，其中，第一管道的一端與吸熱器的輸出端相連通，另一端與膨脹罐的進(jìn)口相連， 第一管道上從與吸熱器的輸出端相連的一端開始依次設(shè)有第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、第一導(dǎo)熱油泵；第二管道的一端與膨脹罐的出口相連通，另一端與吸熱器的輸入端相連，第二管道上從與膨脹罐的出口相連的一端開始依次設(shè)有預(yù)熱器、空冷器、第二導(dǎo)熱油泵、流量計、第二壓力傳感器、第二溫度傳感器；膨脹罐上方設(shè)有超聲波液位計，一紅外測溫傳感器的傳感探頭對準(zhǔn)吸熱器的吸熱管道，所述紅外測溫傳感器、超聲波液位計、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、流量計分別通過導(dǎo)線與所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送器相連，所述無線數(shù)據(jù)發(fā)送器與所述無線數(shù)據(jù)接收器之間通過無線通信，所述無線接收器與所述計算機(jī)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能聚光吸熱管性能檢測裝置，其第一管道一端與吸熱器的輸出端連通，另一端與存有低溫導(dǎo)熱油的膨脹罐的進(jìn)口相連，第一管道的一端與另一端之間依次設(shè)有第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、第一導(dǎo)熱油泵；第二管道一端與膨脹罐的出口連通，另一端與吸熱器的輸入端相連，第二管道的一端與另一端之間依次設(shè)有預(yù)熱器、空冷器、第二導(dǎo)熱油泵、流量計、第二壓力傳感器、第二溫度傳感器；膨脹罐上方設(shè)有超聲波液位計，紅外測溫傳感器設(shè)于吸熱器的吸熱管道，紅外測溫傳感器、超聲波液位計、第一和第二溫度傳感器、第一和第二壓力傳感器、流量計通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送器經(jīng)接收器與計算機(jī)通信。本裝置能檢測吸熱器的效率、耐久性、安全性。
文檔編號G01N25/18GK202033183SQ201120112510
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者戴亞文, 程旭東, 覃濤 申請人:武漢理工大學(xué)