[發明專利]一種適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統及方法

在審

• 申請號: 201710297379.0
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106989524A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 劉艷;范增社;陳世新;張鵬飛;張寶峰;顏曉輝;孫曉明;曹強;孫宏斌
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團陜西省電力設計院有限公司
• 主分類號: F24J2/06
• 分類號: F24J2/06;F24J2/40;G01J1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 劉強

技術領域

本發明屬于太陽能熱利用技術領域，涉及光斑能量測量，尤其是一種適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統及方法。

背景技術

目前光斑能量的測量多采用CCD相機或輻照度感應器進行測量，CCD相機不僅成本高，而且熱防護較難，容易對相機造成損壞，且該測量方法是將相機在某一特定條件下得到的彩色光斑圖像當做一個整體來進行處理，忽略了相機在不同參數下圖像拍攝的差別，以及同一參數下圖像紅、綠、藍各分量數據間存在的差別，會使分析結果存在不確定性；而輻照度感應器同樣存在熱防護難及容易損壞問題，測量的能量范圍有限。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

這種適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統，包括腔式吸熱器，所述腔式吸熱器的內腔為布設有冷卻水流道的光吸收區域，在腔式吸熱器的腔室上設有一個能夠使入射光攝入內腔的開口；所述冷卻水流道的進水口通過管道連接有冷卻水送水系統，所述冷卻水流道的出水口通過管道連接有冷卻水回收系統；所述冷卻水送水系統設置有用于測量送水的第一測壓元件、測溫元件和質量流量測量裝置；所述冷卻水回收系統設置有用于測量回收水的第二測壓元件和測溫元件。

進一步，上述腔式吸熱器為一具有球形結構腔體，該腔體內布設的冷卻水流道的迎光側涂有對太陽光吸收率較高的選擇性吸收涂層，，冷卻水流道的背光側設置有保溫層和保護層。

進一步，上述保護層的外壁面材料黑度小于等于0.039。

進一步，上述冷卻水送水系統還包括有水泵，所述水泵的進水口通過管路連接有冷卻水槽，水泵的出水口通過管路連接至質量流量測量裝置的入水口，所述質量流量測量裝置的出水口通過管路連接至冷卻水流道的進水口；在水泵與質量流量測量裝置之間的管路上設置有球閥；在質量流量測量裝置與冷卻水流道的進水口之間的管路上依次設置有第一測溫元件和第一測壓元件。

進一步，上述冷卻水回收系統包括有冷卻水回收槽，所述冷卻水流道的出水口通過管道直接連接至冷卻水回收槽中，在冷卻水回收槽與冷卻水流道的出水口之間的管路上依次設置有第二測溫元件和第二測壓元件。

進一步，以上在腔式吸熱器的開口的形狀需與所測光斑相同，開口的面積需小于或等于整個腔式吸熱器的腔室內壁表面積的0.6％。

進一步，上述選擇性吸收涂層對太陽光的吸收率大于或等于0.92，發射率小于或等于0.07。

進一步，上述保溫層的保溫材料導熱系數小于或等于0.03W/(m.k)，外表面散熱損失小于或等于光斑總能量0.1％；保護層的外壁面選用精拋光型鉛質材料。

本發明還提出一種基于上述適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統的測量方法：

將腔式吸熱器的開口對準所測光斑，光斑處的能量由此進入腔室，進入腔室的光照射在內壁上，由內壁的選擇性吸收涂層進行吸收，然后被冷卻水帶走；未吸收的能量及內壁自身的熱輻射會繼續以光的形式在腔內進行多次反射，每反射一次都會被內壁面吸收一次；最后通過測量冷卻水進出口的溫度差及流量，來計算光斑處的能量，并且通過冷卻水送水系統中的球閥調節流量，對同一光斑進行多個流量的測量，使得測量結果更加準確。

本發明具有以下有益效果：

本發明適用于太陽能碟式聚光的光斑能量測量系統及方法，其測量系統結構簡單，便于生產加工，而且所用產品及加工工藝都成熟，風險低，熱防護簡單，耐用，成本低；原理明了，易于掌握和靈活變通，能量測量范圍廣。無論是碟式聚光器還是太陽能的熱利用，光斑的能量值都是關鍵參數。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

其中：1為腔式吸熱器；2為冷卻水流道；3為開口；4為質量流量測量裝置；5為選擇性吸收涂層；6為保溫層；7為水泵；8為冷卻水槽；9為球閥；10為冷卻水回收槽；11為保護層；T1為第一測溫元件；P1為第一測壓元件；T2為第二測溫元件；P2為第二測壓元件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：