[發明專利]一種測量光斑劃分區域熱量和熱流密度的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910488982.6
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110082008A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 劉艷;劉曉亮;張鵬飛;劉平;王昱凱
• 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: G01K17/06
• 分類號: G01K17/06
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請提供了一種測量光斑劃分區域熱量和熱流密度的裝置及方法，涉及太陽能熱利用技術領域。針對現有技術中光斑能量測量裝置只能測量整個光斑的能量，無法同時測量光斑范圍內各局部區域的能量和能流密度的問題，本申請將原有的一體式的腔式吸熱器分割為兩個或兩個以上的獨立腔體，每個獨立腔體上均纏繞換熱管道，同時在反光擋風板背面設冷卻水管道，本申請可同時測量光斑劃分區域的能量和熱流密度，對實際應用中調整鏡場以提高光斑聚光效率具有重要指導意義。本申請提供的測量光斑劃分區域熱量和熱流密度的裝置及方法，實用性強，準確度高，適于產業上推廣運用。

技術領域

本申請涉及太陽能熱利用技術領域，尤其涉及一種測量光斑劃分區域熱量和熱流密度的裝置及方法。

背景技術

太陽能高溫熱利用是太陽能熱利用領域的重要研究項目，廣泛應用于點聚焦的太陽能發電系統。腔式吸熱器作為太陽能熱發電系統中將聚集的太陽光轉化成熱能的裝置，通過對其光斑能量的測量可判斷太陽能聚光裝置的聚光效率。

現有技術中，有一種適用于太陽能聚光的光斑能量測量系統，該系統包括桶形結構的腔式吸熱器，吸熱器上設有采光口，采光口的開口處設有反光擋風板，腔式吸熱器的內腔與外壁之間設有換熱管道；采光口一端設有冷工質入口，另一端設有熱工質出口，冷工質入口與熱工質出口通過換熱管道相連通；冷工質入口通過第一管道與水槽連接；熱工質出口通過第二管道與回收槽連接；第一管道和第二管道上均設有測溫測壓裝置。通過測量第一管道和第二管道上溫度和壓力計算出光斑的能量。

但是，這種測量系統由于只采用了一個腔式吸熱器接收整個光斑的能量，導致光斑各劃分區域不能被同時測量，因而也就無法判斷光斑的熱流密度分布是否均勻，亦不能指導鏡場調整以優化太陽能聚光裝置的聚光效率。

發明內容

本申請的目的是提供一種測量光斑劃分區域熱量和熱流密度的裝置及方法，以解決現有技術中無法同時測量光斑局部區域的能量，無法得知光斑的熱流密度分布是否均勻，不能給鏡場調整提供依據以優化太陽能聚光裝置的聚光效率的問題。

為了達到本申請的目的，本申請采用了如下技術方案：

本申請的一方面，提供一種測量光斑劃分區域熱量和熱流密度的裝置，包括腔式吸熱器、反光擋風板、換熱管道和測溫元件；

所述腔式吸熱器的腔室上設有采光口，所述采光口的開口處設有所述反光擋風板，所述反光擋風板為上下開口的圓臺形薄板，所述反光擋風板與所述采光口無縫連接，所述反光擋風板的背光面一側設有冷卻管道；

所述腔式吸熱器由至少兩個腔體組成，所述腔體的開口由所述腔式吸熱器的采光口分割而成，所述腔體呈指狀分叉，所述腔體的內壁上有選擇性吸收涂層；

所述腔式吸熱器外部設有換熱管道，所述換熱管道一端為工質入口，另一端為工質出口，所述換熱管道依次纏繞所述腔體的外壁，每次纏繞至少兩圈；

所述換熱管道上對應于所述腔體設有測溫元件，所述測溫元件在每個纏繞部分的兩端外設置，在兩個相鄰纏繞的所述腔體的中間只設置一個測溫元件。

進一步的，所述腔體之間填充隔熱材料，所述換熱管道外壁包裹保溫層，所述保溫層的導熱系數≤0.03W/(m·K)。

進一步的，所述反光擋風板的迎光面為漫反射面，所述迎光面的反射率≥0.9，所述反光擋風板與所述采光口豎向中心軸線的夾角為45至80度之間任一數值。

進一步的，還包括水泵、流量計和球閥，所述水泵設置在所述換熱管道的冷工質入口一端，在所述水泵的順水流方向上依次設置所述流量計和所述球閥。

進一步的，還包括信號處理設備和信號輸出設備，所述信號處理設備與所述測溫元件以及所述流量計相連，所述信號輸出設備與所述信號處理設備相連。