本發(fā)明涉及一種拋物面槽式太陽能集熱器熱效率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

拋物面槽式太陽能集熱器通過做一維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的拋物面槽形聚光器將太陽直射輻射會(huì)聚形成一條焦線，被會(huì)聚的太陽光加熱位于焦線處的吸熱管，進(jìn)而將熱量傳遞給流經(jīng)吸熱管的傳熱流體，實(shí)現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程用熱、太陽能海水淡化、太陽能空調(diào)、太陽能熱化學(xué)、太陽能制氫和太陽能熱發(fā)電等技術(shù)領(lǐng)域。熱效率是拋物面槽式太陽能集熱器應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，是槽式集熱系統(tǒng)的均化能量成本和資本性支出等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算依據(jù)。目前尚未有針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化條件的槽式集熱器熱效率測(cè)量裝置及方法的國(guó)際或中國(guó)國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。特別是隨著國(guó)家“十三五”規(guī)劃中“積極支持光熱發(fā)電”的提出，槽式光熱發(fā)電的市場(chǎng)將迅速擴(kuò)大，因此對(duì)槽式集熱器熱效率測(cè)量裝置和方法的需求日益強(qiáng)烈。

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE 93提供了一種可適用于拋物面槽式太陽能集熱器熱效率的測(cè)量裝置及測(cè)量方法。該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法是一種不包括太陽入射角的雙參數(shù)穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法，因此在整個(gè)測(cè)量過程中要求太陽光線近垂直地入射到槽式集熱器的采光平面，這需要測(cè)量裝置包括一個(gè)可水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)放置在槽式集熱器下并且與槽式集熱器協(xié)同跟蹤太陽位置。但是在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件下，通過單軸跟蹤太陽光完成集熱過程的槽式集熱器根本無法滿足此要求。而且，不同于實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量條件，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量條件往往缺少相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制設(shè)備使槽式集熱器的進(jìn)口溫度穩(wěn)定在2％以內(nèi)。本發(fā)明提出的熱效率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及測(cè)量方法適合于野外現(xiàn)場(chǎng)工作條件下的槽式集熱器，可長(zhǎng)期在槽式集熱器跟蹤聚光狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量模型中各參數(shù)的連續(xù)測(cè)量，不需要精確調(diào)節(jié)和控制設(shè)備以穩(wěn)定槽式集熱器的進(jìn)口溫度，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)槽式集熱器系統(tǒng)自身控制操作兼容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種針對(duì)傳熱流體為導(dǎo)熱油的拋物面槽式太陽能集熱器熱效率的動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置和測(cè)量方法。

本發(fā)明基于室外現(xiàn)場(chǎng)工作條件，利用槽式集熱器跟蹤聚光工況下的傳熱流體出口溫度上升過程，連續(xù)測(cè)量得到傳熱流體進(jìn)口溫度、傳熱流體出口溫度、傳熱流體的體積流量、太陽法向直射輻照度(DNI)、環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣速度等物理量，在考慮傳熱流體流動(dòng)導(dǎo)致的集熱器進(jìn)出口時(shí)間遲滯關(guān)系修正的基礎(chǔ)上，給出合理的測(cè)量硬件配置和熱效率計(jì)算分析方法。

拋物面槽式太陽能集熱器熱效率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，主要由導(dǎo)熱油循環(huán)部分，冷卻循環(huán)部分，氮?dú)饷芊獠糠趾蜏y(cè)量?jī)x器部分組成。導(dǎo)熱油循環(huán)部分通過其導(dǎo)熱油與水換熱器的水側(cè)進(jìn)出口與冷卻循環(huán)部分相連接，導(dǎo)熱油循環(huán)部分通過其導(dǎo)熱油與水換熱器的頂部同氮?dú)饷芊獠糠值膶?dǎo)熱油受熱膨脹罐的底部通過管路連接，測(cè)量?jī)x器部分中各儀器安裝在導(dǎo)熱油循環(huán)部分上或其附近位置。

導(dǎo)熱油循環(huán)部分包括導(dǎo)熱油與水換熱器、過濾器、導(dǎo)熱油循環(huán)泵、導(dǎo)熱油流量控制閥、集熱器進(jìn)口安全閥、槽式集熱器、集熱器出口安全閥及連接管路。導(dǎo)熱油與水換熱器的導(dǎo)熱油側(cè)出口通過管路與過濾器連接，過濾器的另一側(cè)通過管路與導(dǎo)熱油循環(huán)泵的進(jìn)口連接，導(dǎo)熱油循環(huán)泵的出口通過管路與導(dǎo)熱油流量控制閥連接，導(dǎo)熱油流量控制閥的另一側(cè)通過管路與集熱器進(jìn)口安全閥連接，集熱器進(jìn)口安全閥的另一側(cè)通過管路與槽式集熱器的進(jìn)口連接，槽式集熱器的出口通過管路與集熱器出口安全閥連接，集熱器出口安全閥的另一側(cè)通過管路同導(dǎo)熱油與水換熱器的導(dǎo)熱油側(cè)進(jìn)口連接。

冷卻循環(huán)部分包括冷卻水箱、冷卻水過濾器、冷卻水循環(huán)泵、冷卻水流量控制閥及連接管路。冷卻循環(huán)部分的冷卻水箱的頂部通過管路同導(dǎo)熱油循環(huán)部分的導(dǎo)熱油與水換熱器的水側(cè)出口連接，冷卻水箱的底部通過管路與冷卻水過濾器連接，冷卻水過濾器的另一側(cè)通過管路與冷卻水循環(huán)泵的進(jìn)口連接，冷卻水循環(huán)泵的出口通過管路與冷卻水流量控制閥連接，冷卻水流量控制閥的另一側(cè)通過管路與導(dǎo)熱油與水換熱器的水側(cè)進(jìn)口連接。

氮?dú)饷芊獠糠职▽?dǎo)熱油受熱膨脹罐、氮?dú)夂粑y、氮?dú)馄俊５獨(dú)饷芊獠糠值膶?dǎo)熱油受熱膨脹罐的底部通過管路同導(dǎo)熱油循環(huán)部分的導(dǎo)熱油與水換熱器的頂部連接，導(dǎo)熱油受熱膨脹罐的頂部通過管路與氮?dú)夂粑y連接，氮?dú)夂粑y的另一側(cè)通過管路與氮?dú)馄窟B接。

測(cè)量?jī)x器部分包括流量計(jì)、集熱器進(jìn)口溫度傳感器及相應(yīng)保溫反射層、集熱器出口溫度傳感器及相應(yīng)保溫反射層、風(fēng)速儀、直接日射表及太陽跟蹤器和環(huán)境空氣溫度傳感器。流量計(jì)安裝在導(dǎo)熱油循環(huán)部分的導(dǎo)熱油流量控制閥和集熱器進(jìn)口安全閥之間的管路上，集熱器進(jìn)口溫度傳感器安裝在接近槽式集熱器的進(jìn)口1m內(nèi)的管路上并在該段管路上加裝保溫反射層，集熱器出口溫度傳感器安裝在接近槽式集熱器的出口1m內(nèi)的管路上并在該段管路上加裝保溫反射層，風(fēng)速儀、直接日射表及太陽跟蹤器和環(huán)境空氣溫度傳感器都安裝在槽式集熱器附近的地方。

本發(fā)明裝置的工作過程如下：

導(dǎo)熱油從測(cè)量裝置的導(dǎo)熱油與水換熱器的底部通過管路流出，經(jīng)過與所述管路連接的過濾器進(jìn)入循環(huán)泵，從所述循環(huán)泵流出的導(dǎo)熱油通過流量調(diào)節(jié)控制閥，再經(jīng)過集熱器進(jìn)口安全閥進(jìn)入槽式集熱器，然后通過集熱器出口安全閥流回到所述的導(dǎo)熱油與水換熱器。在所述的導(dǎo)熱油與水換熱器的頂部連接導(dǎo)熱油受熱膨脹罐，所述的膨脹罐的底部為導(dǎo)熱油，上部為高壓氮?dú)?，氮?dú)鈮毫Φ拇笮⊥ㄟ^設(shè)定氮?dú)夂粑y進(jìn)出壓力值調(diào)節(jié)，并由連接氮?dú)夂粑y的氮?dú)馄刻峁┑獨(dú)庠?。冷卻水由冷卻水箱流出，經(jīng)由過濾器進(jìn)入冷卻水循環(huán)泵，根據(jù)冷卻量的要求設(shè)置冷卻水流量控制閥以讓冷卻水進(jìn)入導(dǎo)熱油與水換熱器，經(jīng)過換熱過程帶走熱量后流回所述的冷卻水箱；在流量調(diào)節(jié)控制閥和集熱器進(jìn)口安全閥之間的導(dǎo)熱油管路上安裝流量計(jì)，用于測(cè)量流經(jīng)的導(dǎo)熱油的體積流量，在接近槽式集熱器進(jìn)口1m內(nèi)的地方安裝集熱器進(jìn)口溫度傳感器，用于測(cè)量傳熱流體進(jìn)口溫度。對(duì)于所述的集熱器進(jìn)口溫度傳感器及其附近管路外壁安裝保溫反射層，以保證測(cè)量準(zhǔn)確性和避免因聚光投射導(dǎo)致的破壞，在接近所述的槽式集熱器出口1m內(nèi)的地方安裝集熱器出口溫度傳感器，用于測(cè)量傳熱流體出口溫度。對(duì)于所述的集熱器出口溫度傳感器及其附近管路外壁安裝保溫反射層，以保證測(cè)量準(zhǔn)確性和避免因聚光投射導(dǎo)致的破壞。在所述的槽式集熱器附近安裝風(fēng)速儀用于測(cè)量環(huán)境空氣速度，安裝直接日射表及太陽跟蹤器用于測(cè)量太陽法向直射輻照度(DNI)和安裝環(huán)境空氣溫度傳感器用于測(cè)量環(huán)境空氣溫度。

本發(fā)明測(cè)量方法基于槽式集熱器跟蹤聚光工況下的傳熱流體出口溫度上升過程，測(cè)量得到傳熱流體進(jìn)口溫度、傳熱流體出口溫度、傳熱流體的體積流量、太陽法向直射輻照度、環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣速度等物理量，再根據(jù)這些測(cè)量的物理量及太陽入射角等信息，計(jì)算槽式集熱器的熱效率。

本發(fā)明的測(cè)量方法步驟如下：

測(cè)量前應(yīng)清洗槽式集熱器的槽形反射器表面和真空管型吸熱管的玻璃透光罩管表面。為保證系統(tǒng)安全，測(cè)量前應(yīng)確保集熱器進(jìn)口安全閥和集熱器出口安全閥能夠正常工作；

1、開啟導(dǎo)熱油循環(huán)泵，以使導(dǎo)熱油流經(jīng)所述的槽式集熱器。根據(jù)測(cè)量需要的流量設(shè)置流量調(diào)節(jié)控制閥；

2、開啟冷卻水循環(huán)泵，冷卻水進(jìn)入導(dǎo)熱油與水換熱器，冷卻水帶走熱量后流回冷卻水箱，以使導(dǎo)熱油接近環(huán)境溫度或需要的特定溫度；

3、開啟槽式集熱器自有跟蹤系統(tǒng)，使其處于跟蹤聚光狀態(tài)。由于導(dǎo)熱油受熱膨脹，部分導(dǎo)熱油進(jìn)入膨脹罐，所述膨脹罐的下部為導(dǎo)熱油，上部為高壓氮?dú)猓O(shè)定氮?dú)夂粑y的進(jìn)出壓力值，調(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫Φ拇笮。?/p>

4、根據(jù)導(dǎo)熱油循環(huán)部分冷卻量的要求，調(diào)節(jié)冷卻水流量控制閥，以保證槽式集熱器升溫測(cè)量期間，傳熱流體進(jìn)口溫度上升速率應(yīng)不大于1.5℃/min；

5、測(cè)量并記錄由流量計(jì)測(cè)量的導(dǎo)熱油的體積流量、由集熱器進(jìn)口溫度傳感器測(cè)量的傳熱流體進(jìn)口溫度、由集熱器出口溫度傳感器測(cè)量的傳熱流體出口溫度、由風(fēng)速儀測(cè)量的環(huán)境空氣速度、由環(huán)境空氣溫度傳感器測(cè)量的環(huán)境空氣溫度，以及由直接日射表及太陽跟蹤器測(cè)量的太陽法向直射輻照度；

6、當(dāng)所述的傳熱流體出口溫度達(dá)到槽式集熱器工作溫度范圍的上限時(shí)，停止對(duì)槽式集熱器的跟蹤并返回安全待機(jī)狀態(tài)，測(cè)量完成1次。所有連續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔應(yīng)不大于5s，有效測(cè)量的總時(shí)間應(yīng)不小于2h，測(cè)量完成次數(shù)應(yīng)不小于3次；

7、由步驟5得到的物理量計(jì)算拋物面槽式太陽能集熱器熱效率，方法如下：

考慮到測(cè)量過程中太陽光線的非法線入射造成的槽式集熱器余弦損失，槽式集熱器采光平面上的直接太陽輻照度定義為：

G_bp＝G_DN cos(θ) (1)

式中：

G_DN測(cè)量的太陽法向直射輻照度(DNI)，W/m²；θ入射角，即直射太陽光線與集熱器采光平面法線之間形成的夾角。

如果考慮槽式集熱器的端部損失，那么去除端部損失影響的槽式集熱器采光平面上的直接太陽輻照度為：

式中：

f槽式集熱器拋物面的焦距，單位：m，L槽式集熱器的長(zhǎng)度，單位：m。

此外，槽式集熱器輸出的有用功率為：

式中：

c_f流經(jīng)集熱器的傳熱流體比熱，單位：J/(kg·℃)，ρ傳熱流體密度，單位：kg/m³，測(cè)量的傳熱流體體積流量，單位：m³/s，t_e測(cè)量的傳熱流體出口溫度，單位：℃，t_i測(cè)量的傳熱流體進(jìn)口溫度，單位：℃。

由于同時(shí)測(cè)量得到的傳熱流體的集熱器進(jìn)口溫度t_i和出口溫度t_e與公式(3)中的這兩個(gè)參量在時(shí)間上是不對(duì)應(yīng)的，因此修正這兩個(gè)參量的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為：

t_e(τ_i+τ_p)＝F[t_i(τ_i)] (4)

式中：

τ_i傳熱流體進(jìn)口溫度測(cè)量記錄時(shí)間，單位：s，τ_p傳熱流體從集熱器進(jìn)口到出口的流動(dòng)時(shí)間，單位：s。

綜上所述，拋物面槽式太陽能集熱器熱效率為：

式中：

A_a槽式集熱器采光面積，單位：m²，τ時(shí)間，單位s。

考慮到端部損失的拋物面槽式太陽能集熱器熱效率為：

在結(jié)果表達(dá)時(shí)，提供與所計(jì)算的熱效率對(duì)應(yīng)的環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣速度的測(cè)量值，用以明確是在某一具體的環(huán)境條件下測(cè)量出的拋物面槽式太陽能集熱器熱效率。

本發(fā)明的測(cè)量方法中各參數(shù)的物理意義明確，測(cè)量裝置可長(zhǎng)期在槽式集熱器跟蹤狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量模型中各參數(shù)的連續(xù)測(cè)量，簡(jiǎn)單易行，適合野外現(xiàn)場(chǎng)工作條件，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)槽式集熱器系統(tǒng)自身控制操作兼容，成本較低。

附圖說明

圖1是拋物面槽式太陽能集熱器熱效率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明拋物面槽式太陽能集熱器熱效率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置主要由導(dǎo)熱油循環(huán)部分，冷卻循環(huán)部分，氮?dú)饷芊獠糠趾蜏y(cè)量?jī)x器部分組成。導(dǎo)熱油循環(huán)部分通過其導(dǎo)熱油與水換熱器1的水側(cè)進(jìn)出口與冷卻循環(huán)部分相連接，導(dǎo)熱油循環(huán)部分通過其導(dǎo)熱油與水換熱器1的頂部同氮?dú)饷芊獠糠值膶?dǎo)熱油受熱膨脹罐13的底部通過管路連接，測(cè)量?jī)x器部分中各儀器安裝在導(dǎo)熱油循環(huán)部分上或其附近位置。

導(dǎo)熱油循環(huán)部分包括導(dǎo)熱油與水換熱器1、過濾器2、導(dǎo)熱油循環(huán)泵3、導(dǎo)熱油流量控制閥4、集熱器進(jìn)口安全閥6、槽式集熱器9、集熱器出口安全閥12及連接管路。導(dǎo)熱油與水換熱器1的導(dǎo)熱油側(cè)出口通過管路與過濾器2連接，過濾器2的另一側(cè)通過管路與導(dǎo)熱油循環(huán)泵3的進(jìn)口連接，導(dǎo)熱油循環(huán)泵3的出口通過管路與導(dǎo)熱油流量控制閥4連接，導(dǎo)熱油流量控制閥4的另一側(cè)通過管路與集熱器進(jìn)口安全閥6連接，集熱器進(jìn)口安全閥6的另一側(cè)通過管路與槽式集熱器9的進(jìn)口連接，槽式集熱器9的出口通過管路與集熱器出口安全閥12連接，集熱器出口安全閥12的另一側(cè)通過管路同導(dǎo)熱油與水換熱器1的導(dǎo)熱油側(cè)進(jìn)口連接。

冷卻循環(huán)部分包括冷卻水箱16、冷卻水過濾器17、冷卻水循環(huán)泵18、冷卻水流量控制閥19及連接管路。冷卻循環(huán)部分的冷卻水箱16的頂部通過管路與導(dǎo)熱油與水換熱器1的水側(cè)出口連接，冷卻水箱16的底部通過管路與冷卻水過濾器17連接，冷卻水過濾器17的另一側(cè)通過管路與冷卻水循環(huán)泵18的進(jìn)口連接，冷卻水循環(huán)泵18的出口通過管路與冷卻水流量控制閥19連接，冷卻水流量控制閥19的另一側(cè)通過管路與導(dǎo)熱油與水換熱器1的水側(cè)進(jìn)口連接。

氮?dú)饷芊獠糠职▽?dǎo)熱油受熱膨脹罐13、氮?dú)夂粑y14、氮?dú)馄?5。氮?dú)饷芊獠糠值膶?dǎo)熱油受熱膨脹罐13的底部通過管路同導(dǎo)熱油與水換熱器1的頂部連接，導(dǎo)熱油受熱膨脹罐13的頂部通過管路與氮?dú)夂粑y14連接，氮?dú)夂粑y14的另一側(cè)通過管路與氮?dú)馄?5連接。

測(cè)量?jī)x器部分包括流量計(jì)5、集熱器進(jìn)口溫度傳感器8及相應(yīng)保溫反射層7、集熱器出口溫度傳感器11及相應(yīng)保溫反射層10、風(fēng)速儀20、直接日射表及太陽跟蹤器21和環(huán)境空氣溫度傳感器22。流量計(jì)5安裝在導(dǎo)熱油流量控制閥4和集熱器進(jìn)口安全閥6之間的管路上，集熱器進(jìn)口溫度傳感器8安裝在接近槽式集熱器9的進(jìn)口1m內(nèi)的管路上并在該段管路上加裝保溫反射層7，集熱器出口溫度傳感器11安裝在接近槽式集熱器9的出口1m內(nèi)的管路上并在該段管路上加裝保溫反射層10，風(fēng)速儀20、直接日射表及太陽跟蹤器21和環(huán)境空氣溫度傳感器22都安裝在槽式集熱器9附近的地方。

為保證傳熱流體進(jìn)口溫度和傳熱流體出口溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和避免因聚光投射導(dǎo)致的破壞，對(duì)于集熱器進(jìn)口溫度傳感器8及其附近管路外壁安裝保溫反射層7和對(duì)于集熱器出口溫度傳感器11及其附近管路外壁安裝保溫反射層10，所述的保溫反射層為先采用防燃隔熱材料包裹溫度傳感器及其附近管路，然后在其上再包裹具有光學(xué)反射率大于0.7的軟體材料。

本發(fā)明的測(cè)量方法步驟如下：

測(cè)量前應(yīng)清洗槽式集熱器9的槽形反射器表面和真空管型吸熱管的玻璃透光罩管表面。為保證系統(tǒng)安全，測(cè)量前應(yīng)確保集熱器進(jìn)口安全閥6和集熱器出口安全閥12能夠正常工作。

1、開啟導(dǎo)熱油循環(huán)泵3，以使導(dǎo)熱油流經(jīng)所述的槽式集熱器。根據(jù)測(cè)量需要的流量設(shè)置流量調(diào)節(jié)控制閥4；

2、開啟冷卻水循環(huán)泵18，讓冷卻水進(jìn)入導(dǎo)熱油與水換熱器1，冷卻水帶走熱量后流回冷卻水箱16，使導(dǎo)熱油接近環(huán)境溫度或需要的特定溫度；

3、開啟槽式集熱器自有跟蹤系統(tǒng)，使其處于跟蹤聚光狀態(tài)。由于導(dǎo)熱油受熱膨脹，部分導(dǎo)熱油進(jìn)入膨脹罐13，所述膨脹罐13的下部為導(dǎo)熱油，上部為高壓氮?dú)?，通過設(shè)定氮?dú)夂粑y14的進(jìn)出壓力值調(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫Φ拇笮?，并由連接氮?dú)夂粑y14的氮?dú)馄?5提供氮?dú)庠矗?/p>

4、根據(jù)導(dǎo)熱油循環(huán)部分冷卻量的要求調(diào)節(jié)冷卻水流量控制閥19，以保證槽式集熱器升溫測(cè)量期間，傳熱流體進(jìn)口溫度上升速率應(yīng)不大于1.5℃/min；

5、測(cè)量并記錄由流量計(jì)5測(cè)量的導(dǎo)熱油的體積流量、由集熱器進(jìn)口溫度傳感器8測(cè)量的傳熱流體進(jìn)口溫度、由集熱器出口溫度傳感器11測(cè)量的傳熱流體出口溫度、由風(fēng)速儀20測(cè)量的環(huán)境空氣速度、由環(huán)境空氣溫度傳感器22測(cè)量的環(huán)境空氣溫度和由直接日射表及太陽跟蹤器21測(cè)量的太陽法向直射輻照度；

6、當(dāng)所述的傳熱流體出口溫度達(dá)到槽式集熱器工作溫度范圍的上限時(shí)，停止對(duì)槽式集熱器的跟蹤并返回安全待機(jī)狀態(tài)，測(cè)量完成1次。所有連續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔應(yīng)不大于5s，有效測(cè)量的總時(shí)間應(yīng)不小于2h，測(cè)量完成次數(shù)應(yīng)不小于3次；

7、得到物理量計(jì)算拋物面槽式太陽能集熱器熱效率，方法如下：

考慮到測(cè)量過程中太陽光線的非法線入射造成的槽式集熱器余弦損失，槽式集熱器采光平面上的直接太陽輻照度定義為：

G_bp＝G_DN cos(θ) (1)

式中：

G_DN測(cè)量的太陽法向直射輻照度(DNI)，W/m²；θ入射角，即直射太陽光線與集熱器采光平面法線之間形成的夾角，單位為°。

如果考慮槽式集熱器的端部損失，那么去除端部損失影響的槽式集熱器采光平面上的直接太陽輻照度為：

式中：

f槽式集熱器拋物面的焦距，單位為m；L槽式集熱器的長(zhǎng)度，單位為m。

此外，槽式集熱器輸出的有用功率為：

式中：

c_f流經(jīng)集熱器的傳熱流體比熱，單位：J/(kg·℃)，ρ傳熱流體密度，單位：kg/m³，測(cè)量的傳熱流體體積流量，單位：m³/s，t_e測(cè)量的傳熱流體出口溫度，單位：℃，t_i測(cè)量的傳熱流體進(jìn)口溫度，單位：℃。

由于同時(shí)測(cè)量得到的傳熱流體的集熱器進(jìn)口溫度t_i和出口溫度t_e與公式(3)中的這兩個(gè)參量在時(shí)間上是不對(duì)應(yīng)的，因此修正這兩個(gè)參量的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系為：

t_e(τ_i+τ_p)＝F[t_i(τ_i)] (4)

式中：

τ_i傳熱流體進(jìn)口溫度測(cè)量記錄時(shí)間，單位：s，τ_p傳熱流體從集熱器進(jìn)口到出口的流動(dòng)時(shí)間，單位：s。

綜上所述，拋物面槽式太陽能集熱器熱效率為：

式中：

A_a槽式集熱器采光面積，單位：m²，τ時(shí)間，單位：s。

考慮到端部損失的拋物面槽式太陽能集熱器熱效率為：

在結(jié)果表達(dá)時(shí)，提供與所計(jì)算的熱效率對(duì)應(yīng)的環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣速度的測(cè)量值，用以明確是在某一具體的環(huán)境條件下測(cè)量出的拋物面槽式太陽能集熱器熱效率。