一種太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量測(cè)量裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽(yáng)能集熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器熱 性能參數(shù)及循環(huán)流量測(cè)量裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器的熱性能參數(shù)主要包括熱損系數(shù)和有效得熱系數(shù)，采 用實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)測(cè)量熱性能參數(shù)具有局限性，其局限性主要體現(xiàn)在價(jià)格昂貴；不能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的 所有集熱器完成熱性能檢測(cè)；無(wú)法反映實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)工況。如果需要對(duì)某一工程規(guī)模應(yīng) 用中的太陽(yáng)能集熱器性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，考量其實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性，就不能單純依靠實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量 數(shù)據(jù)。
[0003] 對(duì)于實(shí)際工程，加設(shè)流量傳感器需與系統(tǒng)管道連接成一體，因而會(huì)增加系統(tǒng)成本； 另外，由于工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件不佳，流量傳感器容易由于堵塞問(wèn)題而損壞，進(jìn)而造成測(cè)量數(shù) 據(jù)的不準(zhǔn)確；因此，采用加設(shè)流量傳感器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器熱損系數(shù)、有 效得熱系數(shù)及循環(huán)流量的方法具有很大的缺陷。
[0004] 本發(fā)明提出了一種太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量測(cè)量裝置和方法，不需要 使用復(fù)雜、昂貴的流量傳感器，其測(cè)量?jī)x器僅由溫度傳感器、福照計(jì)、數(shù)據(jù)記錄處理模塊及 顯示屏組成。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量真空管內(nèi)流體溫度、集熱器進(jìn)出口溫度、環(huán)境溫度、集熱器平面 的福照量、數(shù)據(jù)采集時(shí)間獲得并顯示全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器的熱損系數(shù)、有效得熱系 數(shù)W及循環(huán)流量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量 測(cè)量裝置和方法。
[0006] 本發(fā)明提出一種全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量測(cè)量裝置，包 括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第=溫度傳感器、第四溫度傳感器、福照計(jì)、數(shù)據(jù)記錄 處理模塊、太陽(yáng)能集熱器、第一閥口、儲(chǔ)熱水箱、第二閥口、循環(huán)水累、第=閥口；其中，第一 溫度傳感器、第二溫度傳感器、第=溫度傳感器、第四溫度傳感器、福照計(jì)分別連接數(shù)據(jù)記 錄處理模塊，數(shù)據(jù)記錄處理模塊中連接有顯示屏；太陽(yáng)能集熱器、第一閥口、儲(chǔ)熱水箱、第二 閥口、循環(huán)水累、第=閥口通過(guò)連接管路相互連接，太陽(yáng)能集熱器的出口經(jīng)由第一閥口連接 到儲(chǔ)熱水箱的入口，儲(chǔ)熱水箱的出口經(jīng)由第二閥口連接到循環(huán)水累的入口，循環(huán)水累的出 口經(jīng)由第S閥口連接到太陽(yáng)能集熱器的入口。
[0007] 所述數(shù)據(jù)記錄處理模塊用于測(cè)量數(shù)據(jù)的記錄、存儲(chǔ)及處理計(jì)算，該模塊中連接有 顯示屏，將計(jì)算得到的太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上。
[000引本發(fā)明提出了一種基于全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量測(cè)量 裝置的測(cè)量方法，包括如下步驟：
[0009] 1)采用溫度傳感器分別測(cè)量不同位置的溫度值，第一溫度傳感器用于測(cè)量環(huán)境溫 度，第二溫度傳感器和第=溫度傳感器分別用于測(cè)量集熱器的進(jìn)出口溫度，第四溫度傳感 器用于測(cè)量真空管內(nèi)流體溫度；
[0010] 2)福照計(jì)固定在與集熱器相同平面的支架上，通過(guò)福照計(jì)測(cè)量得到集熱器平面的 福照量，同時(shí)記錄獲得W上數(shù)據(jù)的時(shí)間；
[0011] 3)數(shù)據(jù)記錄處理模塊接收、存儲(chǔ)、處理由步驟1)、2)測(cè)量得到的不同位置的溫度 值和福照量；
[0012] 4)利用測(cè)量得到的真空管內(nèi)流體溫度、集熱器進(jìn)出口溫度、環(huán)境溫度和集熱器平 面的福照量、數(shù)據(jù)采集時(shí)間，計(jì)算并顯示出全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器的熱損系數(shù)、有效得 熱系數(shù)和循環(huán)流量。
[0013] 所述熱損系數(shù)的測(cè)量是在沒(méi)有太陽(yáng)福照的工況下進(jìn)行的；第四溫度傳感器和第一 溫度傳感器測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)由與它們連接的數(shù)據(jù)記錄處理模塊（6)接收、存儲(chǔ)并處理；利 用集熱器內(nèi)流體熱平衡方程，通過(guò)數(shù)據(jù)處理求得熱損系數(shù)，具體公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量測(cè)量裝置，其特征在于，包 括第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第=溫度傳感器、第四溫度傳感器、福照計(jì)、數(shù)據(jù)記錄 處理模塊、太陽(yáng)能集熱器、第一閥口、儲(chǔ)熱水箱、第二閥口、循環(huán)水累、第=閥口；其中，第一 溫度傳感器、第二溫度傳感器、第=溫度傳感器、第四溫度傳感器、福照計(jì)分別連接數(shù)據(jù)記 錄處理模塊，數(shù)據(jù)記錄處理模塊中連接有顯示屏；太陽(yáng)能集熱器、第一閥口、儲(chǔ)熱水箱、第二 閥口、循環(huán)水累、第=閥口通過(guò)連接管路相互連接，太陽(yáng)能集熱器的出口經(jīng)由第一閥口連接 到儲(chǔ)熱水箱的入口，儲(chǔ)熱水箱的出口經(jīng)由第二閥口連接到循環(huán)水累的入口，循環(huán)水累的出 口經(jīng)由第S閥口連接到太陽(yáng)能集熱器的入口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)記錄處理模塊用于測(cè)量數(shù)據(jù)的 記錄、存儲(chǔ)及處理計(jì)算，該模塊中連接有顯示屏，將計(jì)算得到的太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及 循環(huán)流量數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上。
3. 利用權(quán)利要求1所述測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 采用溫度傳感器分別測(cè)量不同位置的溫度值，第一溫度傳感器用于測(cè)量環(huán)境溫度， 第二溫度傳感器和第=溫度傳感器分別用于測(cè)量集熱器的進(jìn)出口溫度，第四溫度傳感器用 于測(cè)量真空管內(nèi)流體溫度； 2) 福照計(jì)固定在與集熱器相同平面的支架上，通過(guò)福照計(jì)測(cè)量得到集熱器平面的福照 量，同時(shí)記錄獲得W上數(shù)據(jù)的時(shí)間； 3) 數(shù)據(jù)記錄處理模塊接收、存儲(chǔ)、處理由步驟1)、2)測(cè)量得到的不同位置的溫度值和 福照量； 4) 利用測(cè)量得到的真空管內(nèi)流體溫度、集熱器進(jìn)出口溫度、環(huán)境溫度和集熱器平面的 福照量、數(shù)據(jù)采集時(shí)間，計(jì)算并顯示出全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器的熱損系數(shù)、有效得熱系 數(shù)和循環(huán)流量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱損系數(shù)的測(cè)量是在沒(méi)有太陽(yáng)福照 的工況下進(jìn)行的；第四溫度傳感器和第一溫度傳感器測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)由與它們連接的數(shù)據(jù) 記錄處理模塊（6)接收、存儲(chǔ)并處理；利用集熱器內(nèi)流體熱平衡方程，通過(guò)數(shù)據(jù)處理求得熱 損系數(shù)，具體公式如下：
式中，Tf-真空管內(nèi)流體的溫度，°C ;T"b-環(huán)境溫度，°C ; T -采溫時(shí)間間隔；t-采溫 時(shí)間；U-熱損系數(shù)，W/°C ; A Tf，^-Tf與T "b的溫度差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述有效得熱系數(shù)是在計(jì)算出熱損系數(shù) 的基礎(chǔ)上求得的，有效得熱系數(shù)的測(cè)量是在有太陽(yáng)福照且水累不開的工況下進(jìn)行的；第四 溫度傳感器、第一溫度傳感器W及福照計(jì)（5)測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)記錄處理模塊（6)接 收、存儲(chǔ)并處理；通過(guò)集熱器內(nèi)流體熱平衡方程并利用測(cè)得的數(shù)據(jù)處理后得出有效得熱系 數(shù)，具體公式如下：
式中，Tf-真空管內(nèi)流體的溫度，°C ;T"b-環(huán)境溫度，°C ; T -采溫時(shí)間間隔；t-采溫 時(shí)間；U-熱損系數(shù)，W/°C山一集熱器平面的福照量，W;k,ff-有效得熱系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)流量是在得到熱損系數(shù)和有效 得熱系數(shù)的基礎(chǔ)上求得的，循環(huán)流量的測(cè)量是在太陽(yáng)能集熱器水累正常開啟的時(shí)候進(jìn)行 的；第二溫度傳感器和第S溫度傳感器分別測(cè)出集熱器進(jìn)出口溫度，利用集熱器內(nèi)流體熱 平衡方程求得流量及數(shù)據(jù)處理，具體公式如下：
式中，Tf一真空管內(nèi)流體的溫度，°C;T"b-環(huán)境溫度，°C;U-熱損系數(shù)，W/°C;L-集 熱器平面的福照量，W 有效得熱系數(shù)；Th、Twt-集熱器的進(jìn)出口溫度，°C;Gm-流過(guò)集 熱器的流體質(zhì)流率，kg/h。

【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于太陽(yáng)能集熱技術(shù)領(lǐng)域的一種全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器熱性能參數(shù)及循環(huán)流量測(cè)量裝置和方法。該測(cè)量裝置不需要使用復(fù)雜、昂貴的流量傳感器，由第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、第四溫度傳感器、輻照計(jì)、數(shù)據(jù)記錄處理模塊組成；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量真空管內(nèi)流體溫度、集熱器進(jìn)出口溫度、環(huán)境溫度、集熱器平面的輻照量、數(shù)據(jù)采集時(shí)間計(jì)算求得全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器的熱損系數(shù)、有效得熱系數(shù)和循環(huán)流量。測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單方便，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和普遍性。
【IPC分類】G01N25-20, G01M11-00
【公開號(hào)】CN104596739
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510067732
【發(fā)明人】高巖, 段崇文, 程博
【申請(qǐng)人】北京建筑大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日