[發明專利]槽式太陽能集熱管的光學效率測量裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201710740426.4
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107703182B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 雷東強;付向東;王志峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種槽式太陽能集熱管的光學效率測量裝置及其測試方法，包括橢圓形聚光器、橢圓形聚光器支架、太陽模擬光源、槽式太陽能集熱管支架、第一均溫裝置、第二均溫裝置、擾流桿、流量計、流體驅動泵、供液箱、儲液箱及測量系統。所述橢圓形聚光器為橫截面呈非完整橢圓的腔室，橢圓形聚光器內壁具有反射鏡面，太陽模擬光源和待測槽式太陽能集熱管分別位于所述橢圓形聚光器的兩條焦線上。所述橢圓形聚光器將太陽模擬光源發出的光線反射聚焦到槽式太陽能集熱管上。待測槽式太陽能集熱管兩端和內部分別放置有均溫裝置和擾流桿，通過測試待測槽式太陽能集熱管實際得熱量與槽式太陽能集熱管標準樣管的得熱量對比，獲得待測槽式太陽能集熱管的光學效率。

技術領域

本發明涉及太陽能熱利用領域，特別是涉及一種槽式太陽能集熱管的光學效率測量裝置及其測試方法。

背景技術

槽式太陽能熱發電是目前國際上商業應用最廣、成本最低的太陽能熱發電技術，其采用拋物面性反射鏡將太陽光反射聚焦到位于其焦線的槽式太陽能集熱管上加熱管內流體，進而產生高溫蒸汽推動汽輪機進行發電。槽式太陽能集熱管是該種太陽能熱發電系統中從光到熱轉化的最為關鍵部件，其光學效率的優劣直接影響了太陽能電站的發電效率和運行成本。槽式太陽能集熱管的光學效率是槽式太陽能熱發電系統中的核心性能指標之一，不僅是槽式太陽能集熱管生產制作單位最為關心的性能指標，而且也是電站業主單位、電站設計單位及電站運行維護單位最為關心的性能指標。

槽式太陽能集熱管一般由具有太陽選擇性吸收涂層的金屬內管及環繞金屬內管的玻璃外管組成。太陽選擇性吸收涂層將光能轉換成熱能，熱量通過金屬內管傳遞給金屬內管介質。太陽選擇性吸收涂層的光學效率高低直接影響槽式太陽能集熱管的性能。目前，槽式太陽能集熱管的光學效率測量大多通過實際現場測試，此種光學效率測量方式受到太陽輻照的不穩定性和間歇性(多云天氣)、風速變化及陰雨因素造成測試誤差較大，測試周期較長等，導致槽式太陽能集熱管光學效率測量困難及測試誤差非常大。

發明專利201410026437.2提出了采用橢圓形封閉腔室對中高溫太陽能集熱管進行光學效率測量，其在具體測試時，一方面，采用橢圓形封閉腔室測試時，槽式太陽能集熱管的整個圓周方向都有聚光，這樣與實際槽式太陽能熱發電系統中不符，造成測試準確性不足。在實際槽式太陽能熱發電系統中，槽式太陽能集熱管圓周方向上只有面向拋物面反射鏡的一部分聚光，另一部分不聚光。另一方面由于中高溫集熱管長度較長，放置進橢圓形封閉腔室非常困難，且其橢圓形封閉腔室也難以操作，導致實際使用較為困難，易于對橢圓形聚光器內表面造成損傷，特別是封閉腔室內空氣溫度隨時間不斷累積，必須具有通風裝置，但腔室內空氣變化較大，對測試精度有較大影響。另外，該發明專利中，沒有采用均溫裝置，進出口溫度測試測試穩定性差，精度較低，特別是由于單根集熱管進出口溫升只有2-7℃左右，進出口溫度測試精度嚴重影響測試結果。同時測試時集熱管內沒有放置擾流桿，管內流體分布不均勻，流速較低，傳熱性能差，集熱管由于溫度分布不均而經常發生彎曲和破裂現象。

發明內容

本發明的主要目的是提高現有測試裝置的測試準確性、精度和穩定性，與實際工況更加符合，具有較好的裝置可操作性和簡便性，提出了一種槽式太陽能集熱管光學效率測量裝置及其測試方法。

為了達到上述目的，本發明擬采用以下技術方案：

本發明提出的槽式太陽能集熱管光學效率測量裝置，包括橢圓形聚光器、橢圓形聚光器支架、太陽模擬光源、槽式太陽能集熱管支架、第一均溫裝置、第二均溫裝置、流量計、第一流體驅動泵、供液箱、儲液箱、第二流體驅動泵及測量系統。

所述橢圓形聚光器為橫截面呈非完整橢圓的腔室，所述橢圓形聚光器的橫截面可以是半橢圓或多半個橢圓，所橢圓形聚光器可以是立式也可以是臥式放置。所述橢圓形聚光器內壁具有反射鏡面，所述橢圓形聚光器兩端為具有反射鏡面的端蓋，所述橢圓形聚光器內壁和兩端端蓋的反射鏡面可以是玻璃鏡、反光鋁板或采用反射率高于85％的膜層材料制作。