碟式太陽能聚光器聚焦平面能流密度測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型主要涉及碟式太陽能的光熱利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是碟式太陽能聚光器聚焦平面能流密度測量方法及測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界范圍內(nèi)化石能源的逐年減少，國際能源的日趨嚴(yán)峻，大力開發(fā)太陽能是保障能源安全的重要途徑。隨著太陽能行業(yè)的發(fā)展，太陽能聚光技術(shù)得到了重視。在塔式、槽式、碟式等聚光技術(shù)中，又以碟式聚光發(fā)電或高溫?zé)崂眉夹g(shù)效率最高。碟式聚光利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射太陽光到聚焦平面上，大大提高了聚光后的太陽光能流密度。在聚焦平面上安裝接收器或斯特林發(fā)電機(jī)，就可以將太陽能轉(zhuǎn)換為高溫?zé)崮芑螂娔?，以便后續(xù)利用。碟式聚光器采用二維跟蹤，其聚光比非常高。太陽光經(jīng)碟式聚光器聚焦后的能流密度值很高，但分布卻極為不均勻。準(zhǔn)確的測量碟式聚光器聚焦平面的能流密度分布對接收器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝位置和轉(zhuǎn)換效率等起到了關(guān)鍵作用。
[0003]目前，常用的碟式太陽能聚焦平面能流密度分布的方法主要有直接測量和間接測量兩種，直接法測量能流密度分布是在聚焦平面上離散安裝能流計或輻射計來測量能流密度分布，能流計或輻射計采光平面較大，而碟式聚光器聚光后的焦斑面積較小，故傳感器在焦面處的布置數(shù)量有限，后續(xù)要利用數(shù)值插值法來處理數(shù)據(jù)，這就造成了直接測量法分辨率低。同時能流計或輻射計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，面對的又是高倍聚光后的太陽能能流，容易損壞，測量過程中還要通過移動其位置點(diǎn)來增加測點(diǎn)的數(shù)量，對測試臺架要求較高。間接法測量能流密度場是采用光學(xué)成像法對能流密度場進(jìn)行測量，測量系統(tǒng)一般由Charge CoupledDevice (CCD相機(jī))或數(shù)字成像輻射儀、濾光片、朗伯靶和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成，間接測量方法具有空間分辨率高、數(shù)據(jù)采集時間短、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是無法得到真實(shí)的能流密度值，需要建立圖像與能流的函數(shù)關(guān)系，再通過反演得到能流密度分布。間接測量方法要利用朗伯靶和CCD相機(jī)，設(shè)備造價昂貴，并且對CCD相機(jī)的使用條件有一定要求，靈活性較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決目前技術(shù)的不足，本實(shí)用新型結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提供一種碟式太陽能聚光器聚焦平面能流密度測量裝置，該裝置能夠精確的實(shí)現(xiàn)對碟式太陽能聚光器聚焦平面能流密度的測量，測量精度高、分辨率高，且結(jié)構(gòu)簡單、靈活性強(qiáng)、成本低廉。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]碟式太陽能聚光器聚焦平面能流密度測量裝置，包括若干個熱電偶、固定裝置、支架、調(diào)節(jié)裝置、數(shù)據(jù)記錄儀和計算機(jī)，所述支架固定在調(diào)節(jié)裝置上，所述固定裝置安裝在支架上，若干個熱電偶按不同位置固定在固定裝置上，且熱電偶測溫端的端面與太陽能碟式聚光器的聚焦平面重合，由熱電偶處測量的溫度經(jīng)補(bǔ)償導(dǎo)線傳輸至數(shù)據(jù)記錄儀，數(shù)據(jù)記錄儀通過數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)存儲至計算機(jī)進(jìn)行分析。
[0007]所述固定裝置包括上盤、下盤，所述上盤和下盤之間通過固定螺栓連接，在上盤和下盤上設(shè)有相對應(yīng)的安裝孔，所述熱電偶固定在安裝孔內(nèi)。
[0008]所述下盤的下部設(shè)有耐火材料。
[0009]所述支架包括三根互成120°角的鋼制連接軸，三根連接軸下部連接一豎直的支撐軸，連接軸連接固定裝置，支撐軸連接調(diào)節(jié)裝置。
[0010]所述調(diào)節(jié)裝置包括圓管和緊固螺釘，所述支撐軸插入圓管后由圓管外側(cè)的緊固螺釘固定。
[0011 ] 所述熱電偶是鎧裝熱電偶。
[0012]所述熱電偶包括熱電偶測溫端、熱電偶測溫頭和套管，由熱電偶測溫端吸收聚焦光束的能量，并把能量傳導(dǎo)至熱電偶測溫頭和套管，所述熱電偶測溫頭包括探頭金屬外殼、內(nèi)部絕緣材料和電偶絲。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]1、本實(shí)用新型采用同時多點(diǎn)測量的方法可測量出碟式太陽能聚焦平面處的能流密度分布情況，從而實(shí)現(xiàn)對聚光器聚光性能的測試與評價，為接收器的設(shè)計與安裝提供良好的基礎(chǔ)。
[0015]2、本實(shí)用新型的測量方法簡單、可靠，測量精度和分辨率高。
[0016]3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、靈活性強(qiáng)，測量能直接讀取熱電偶的溫度，且結(jié)構(gòu)成本低廉，使用穩(wěn)定。
[0017]4、本實(shí)用新型采用鎧裝熱電偶，方便多點(diǎn)布置和測量。
【附圖說明】
[0018]附圖1為本實(shí)用新型測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]附圖2為本實(shí)用新型熱電偶的布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖3為本實(shí)用新型熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]附圖4為本實(shí)用新型的工作原理不意圖；
[0022]附圖5為本發(fā)明的調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖中所示標(biāo)號:1、熱電偶；2、固定螺栓；3、上盤；4、下盤；5、耐火材料；6、連接軸；7、支撐軸；8、熱電偶測溫端；9、內(nèi)部絕緣材料；10、電偶絲；11、套管；12、探頭金屬外殼；13、太陽能碟式聚光器；14、太陽光入射光線；15、太陽光反射光線；16、補(bǔ)償導(dǎo)線；17、計算機(jī)；18、數(shù)據(jù)線；19、數(shù)據(jù)記錄儀；20、調(diào)節(jié)裝置；21、緊固螺釘；22、圓管。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0025]如附圖1?4所示，該裝置主要包括若干個熱電偶1、固定裝置、支架、調(diào)節(jié)裝置20、數(shù)據(jù)記錄儀19和計算機(jī)17，所述支架固定在調(diào)節(jié)裝置20上，所述固定裝置安裝在支架上，若干個熱電偶1按不同位置固定在固定裝置上，且熱電偶測溫端8的端面與太陽能碟式聚光器13的聚焦平面重合，由熱電偶1處測量的溫度經(jīng)補(bǔ)償導(dǎo)線16傳輸至數(shù)據(jù)記錄儀19，數(shù)據(jù)記錄儀19通過數(shù)據(jù)線18將數(shù)據(jù)存儲至計算機(jī)17進(jìn)行分析。
[0026]本實(shí)用新型中調(diào)節(jié)裝置20用于整體調(diào)節(jié)熱電偶1的位置，使熱電偶1處于太陽能碟式聚光器13的聚焦平面上，通過數(shù)據(jù)記錄儀19實(shí)時記錄熱電偶1的溫度，數(shù)據(jù)記錄儀19通過數(shù)據(jù)線18將數(shù)據(jù)存儲至計算機(jī)17進(jìn)行分析計算，得到聚光器聚焦平面處的能流密度分布ο
[0027]本實(shí)用新型的原理如下:
[0028]碟式聚光器將投射過來的太陽光聚集在熱電偶上，熱電偶測量能流過程的具體能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如下所述，投射到熱電偶測溫端的能流為Eflux，能流Eflux—部分被反射E ref =P Eflux，另外部分被吸收Eabs= α E flux，其中吸收的能流Eabs導(dǎo)致套管溫度升高，并把熱量傳導(dǎo)給內(nèi)部絕緣層，熱電偶測溫頭溫度升高，同時會對環(huán)境輻射散熱和對流散熱，輻射散熱和對流散熱對應(yīng)的能流分別為EMd和E，計算公式為:
[0029]Erad= ε σΤ4 (1)
[0030]Econv=h(T-T env) (2)
[0031