[發明專利]太陽能空氣吸熱器測控系統及性能、溫度預測及保護方法

無效

• 申請號: 201010211312.9
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN101886846A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 許昌;劉德有;鄭源;郭蘇;白鳳武;王志峰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40;G01M19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種太陽能空氣吸熱器測控系統，其特征在于包括：調頻電機、六個熱電偶①～⑥、三個壓力傳感器⑦～⑨、太陽直接輻射與風速測量儀兩個空氣溫度傳感器兩個模擬量輸入模塊模擬量輸出模塊遠程接口模塊遠程通訊接口模塊工控機報警器和壓力傳感器其中熱電偶①和②，用于吸熱器表面固體骨架溫度的檢測，均勻布置在吸熱器表面的下層；熱電偶③和④，用于吸熱表面反面固體骨架溫度的檢測，均勻布置在吸熱表面的反面；熱電偶⑤和⑥，用于檢測空氣經吸熱器后的溫度；壓力傳感器⑦和⑧，用于檢測空氣流量孔板前后的壓力，用于流量的計算；壓力傳感器⑨，用于吸風機前負壓的測量；太陽直接輻射與風速測量儀用于太陽直接輻射強度以及自然風速的測量；空氣溫度傳感器和用于自然空氣溫度的測量；模擬量輸入模塊接收壓力傳感器⑦～⑨輸出的壓力信號、調頻電機輸出的調頻輸入信號⑩、太陽直接輻射與風速測量儀輸出的輻射強度與風速信號、空氣溫度傳感器和輸出的溫度信號；模擬量輸入模塊接收熱電偶①～⑥和壓力傳感器輸出的溫度和壓力信號；模擬量輸出模塊輸出調頻輸出信號至調頻電機；遠程接口模塊將模擬量輸入模塊輸出的測量信號通過遠程通訊接口模塊傳遞到地面的工控機并將工控機通過遠程通訊接口模塊發送的控制信號發送至模擬量輸出模塊工控機用于集中檢測信號、運算、分析以及發出控制信號；報警器用于吸熱器超溫或者溫度變化率超限時報警；壓力傳感器用于吸熱器后壓力的測量。

2.一種基于權利要求1所述太陽能空氣吸熱器測控系統的太陽能空氣吸熱器性能測試方法，其特征在于包括吸熱器效率的測量和吸熱器阻力的測量方法，其中吸熱器效率測量的方法如下：

在準穩態條件下，測量太陽直接輻射強度、定日鏡的效率以及空氣耗散系數，通過太陽直接輻射強度、定日鏡面積、定日鏡效率、1減去空氣耗散系數和入射角余弦的乘積計算出投入吸熱器的投入輻射總能量，采用測量通過吸熱器的流量和空氣經過吸熱器后的溫度以及測量自然空氣的溫度，通過密度、比熱、流量以及吸熱器前后的溫度差的乘積計算吸熱器的有效吸收熱量，采用吸熱器的有效吸收熱量除以吸熱器的投入輻射總能量得到吸熱器在不同投入吸熱器輻射能和空氣流速下的效率；

吸熱器的阻力測量的方法如下：

使通過設置在吸熱器前后的壓力傳感器檢測得到壓力信號，通過測得的吸熱器前后壓力作差得到吸熱器的阻力。

3.一種基于權利要求1所述太陽能空氣吸熱器測控系統的塔式太陽能熱發電高溫空氣碳化硅陶瓷吸熱器溫度場動態預測方法，其特征在于包括吸熱器容積對流換熱系數的測量和溫度場動態預測方法，容積對流換熱系數的測量與溫度場預測及吸熱器正反面溫度場測量耦合進行；其中吸熱器容積對流換熱系數的測量的方法如下：

在準穩態條件下，改變引風機電機頻率調節引風量從而控制通過吸熱器空氣的流速，測量吸熱器表面、反面的固體骨架溫度以及空氣在通過吸熱器前后的溫度，采用計算傳熱學方法和最小二乘法迭代計算容積對流換熱系數；

吸熱器的非穩態溫度場預測的方法如下：采用時間漸進的計算傳熱學方法計算，設置時間間隔為和在空氣流動方向上的網格數，其中吸熱面溫度及其反面溫度采用測試系統動態測試的數據作為初始和邊界條件，動態溫度場計算后，同時可得到溫度變化率的最大值，也同時通過溫度變化率與固體骨架的導熱系數乘積得到熱應力的軟參數。

4.一種基于權利要求1所述太陽能空氣吸熱器測控系統的塔式太陽能熱發電高溫空氣碳化硅陶瓷吸熱器防燒毀保護方法，其特征在于采用對吸熱器表面的溫度、溫度變化率以及溫度在空氣流向的變化率設置限值，即分別設置參數的最大值，如果吸熱器表面溫度值高于1250℃，而該溫度變化率超過50℃/分鐘或溫度在空氣流向的變化率超過200℃/cm則報警，同時通過調頻電機控制通過吸熱器的空氣流量，使吸熱器表面溫度、溫度變化率以及溫度在空氣流向的變化率在限值以內。