專利名稱：太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽熱發(fā)電集熱管測試裝置，尤其是一種太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置。
背景技術(shù)：
目前的光熱發(fā)電行業(yè)中，聚光裝置主要有槽式與塔式兩種。塔式是以鏡陣列光反射單元受控反射，將陽光直接匯聚到塔式光收集器，一般采取架高且固定的光熱集熱器，然后再經(jīng)過熱吸收、熱交換、熱傳導(dǎo)將所采集熱量送至熱發(fā)電系統(tǒng)。另外槽式發(fā)電一般為單軸跟蹤，所反射陽光的焦距點(diǎn)軌跡為一條直線，直線上放置光熱集熱管，管長約幾十米，通過此管收集熱量并傳輸外送。以上兩種方式中槽式發(fā)電的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的控制是一維的相對簡單，卻也存在集熱管延伸較長所帶來的成本以及維護(hù)問題。尤其是其隔熱透光層的真空度直接影響著傳熱效率，真空度與隔熱度是成正比的，即真空度相對高隔熱效果就相對的好，然而真空度與制造成本卻也是成正比，由此產(chǎn)生矛盾，如果掌握不好兩者的合理平衡就會(huì)帶來制造成本增加或傳熱效率降低的相關(guān)問題而直接影響產(chǎn)品的性價(jià)比。就槽式發(fā)電的集熱管而言，真空度與溫度、熱量輻射有著密切的聯(lián)系，當(dāng)然這些參數(shù)的即時(shí)測量與反饋與否也就成了研究系統(tǒng)總體綜合效率及其相應(yīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于太陽熱發(fā)電集熱管真空腔熱輻射及溫度監(jiān)控的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，包括設(shè)置在集熱管的真空腔內(nèi)的測量模塊和數(shù)據(jù)模塊，其中，測量模塊包括轉(zhuǎn)臂及設(shè)置于其一端的溫度和熱輻射傳感器，數(shù)據(jù)模塊包括接收器和數(shù)據(jù)處理器，轉(zhuǎn)臂在真空腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)、定位，溫度和熱輻射傳感器在真空腔內(nèi)的徑向不同位置形成若干個(gè)測量點(diǎn)，溫度和熱輻射傳感器在各個(gè)測量點(diǎn)感應(yīng)來自吸熱管方向的熱輻射量及溫度，其測量的數(shù)據(jù)傳輸給接收器、數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理。進(jìn)一步，所述集熱管由兩個(gè)異徑同軸的圓柱筒固定密封嵌套而成，外側(cè)為石英質(zhì)的透光管和內(nèi)側(cè)為鋼制吸熱管，其中透光管短于吸熱管，并且透光管的兩端氣密封閉，所圍成的圓套筒形空間進(jìn)行抽真空處理形成圓套筒形的所述真空腔。進(jìn)一步，所述測量模塊還包括測量盒以及設(shè)置于其內(nèi)的感應(yīng)充電電源、微帶天線和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，所述轉(zhuǎn)臂、溫度和熱輻射傳感器也均設(shè)置于測量盒內(nèi)，測量盒貼裝于所述真空腔一端的內(nèi)壁上。進(jìn)一步，所述測量盒與所述真空腔相互貼裝的一側(cè)表面上設(shè)置有所述感應(yīng)充電電源和微帶天線，其相對的另一側(cè)設(shè)置有所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)臂、溫度和熱輻射傳感器，其中所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的底座固定在所述測量盒上，其驅(qū)動(dòng)端固定連接轉(zhuǎn)臂的上端。
進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)臂的下端與所述溫度和熱輻射傳感器無摩擦球鉸連接，所述溫度和熱輻射傳感器能夠繞轉(zhuǎn)臂的下端端點(diǎn)無摩擦自由轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步，所述溫度和熱輻射傳感器設(shè)置為單向熱輻射接收結(jié)構(gòu)，其接收口帶有磁性，其形狀與鋼制的所述吸熱管的外形匹配且磁場相互吸引，以保持在轉(zhuǎn)動(dòng)、定位過程中接收方向始終對準(zhǔn)所述吸熱管的軸心；另外，其外表面涂敷反光涂層。進(jìn)一步，所述微帶天線頻率根據(jù)石英材料的電磁波頻率透過性設(shè)置，所述溫度和熱輻射傳感器與所述微帶天線通過信號線電氣連接。進(jìn)一步，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器外罩、轉(zhuǎn)臂、熱輻射傳感器外殼及測量盒制造材料為聚酰亞胺。進(jìn)一步，所述感應(yīng)充電電源通過供電電氣線路分別與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器、溫度和熱輻射傳感器電氣連接，并且所述感應(yīng)充電電源透過所述透光管接受外部的感應(yīng)充電器進(jìn)行充電。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)模塊還包括微機(jī)、顯示器，所述接收器為無線接收器，無線接收器接收所述微帶天線所發(fā)射的信號，并傳輸給所述數(shù)據(jù)處理器、微機(jī)，微機(jī)對信號進(jìn)行處理并在顯示器上顯示。進(jìn)一步，所述溫度和熱輻射傳感器對溫度的測量考慮真空度的影響，進(jìn)而采用溫度與真空度的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正。本發(fā)明太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，設(shè)置于用于太陽能光熱發(fā)電的集熱管真空腔內(nèi)，通過對此柱形腔內(nèi)沿徑向方向上各點(diǎn)熱輻射溫度的測量，將真空輻射溫度隨徑向空間位置的變化以及與真空度的對應(yīng)關(guān)系羅列一體，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到真空度與隔熱效率的相應(yīng)聯(lián)系，由此在真空度與隔熱效率之間尋求平衡點(diǎn)，以便使制造成本與集熱效率達(dá)到最佳匹配。


圖1為本發(fā)明裝置的安裝位置及結(jié)構(gòu)示意 圖2a為本發(fā)明裝置的第一工作狀態(tài)示意 圖2b為本發(fā)明裝置的第二工作狀態(tài)示意 圖2c為本發(fā)明裝置的第三工作狀態(tài)示意 圖3為本發(fā)明裝置數(shù)據(jù)模塊的工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，參考附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。本發(fā)明一種太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，包括設(shè)置在集熱管的真空腔9內(nèi)的測量模塊和數(shù)據(jù)模塊。測量模塊包括測量盒I以及設(shè)置于其內(nèi)的感應(yīng)充電電源4、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5、轉(zhuǎn)臂6以及設(shè)置于其一端的溫度和熱輻射傳感器7 ;數(shù)據(jù)模塊包括無線接收器11、微機(jī)14、顯示器13以及數(shù)據(jù)處理器12。其中，集熱管的具體結(jié)構(gòu)為:如圖1所示，集熱管由兩個(gè)異徑同軸的圓柱筒固定密封嵌套而成，外側(cè)為石英質(zhì)的透光管2和內(nèi)側(cè)為鋼制吸熱管3，其中透光管2短于吸熱管3，并且透光管2的兩端氣密封閉，所圍成的圓套筒形空間進(jìn)行抽真空處理形成圓套筒形真空腔9。測量模塊安放位置及其工作原理:如圖l、2a、2b、2c所示:測量模塊集成于測量盒I內(nèi)，測量盒I固定貼裝于集熱管外側(cè)石英質(zhì)的透光管2和內(nèi)側(cè)鋼制吸熱管3所圍成的圓套筒形真空腔9一端的內(nèi)壁上。在測量盒I貼裝一側(cè)的表面8設(shè)置有感應(yīng)充電電源4和微帶天線(圖中未示)。而另一側(cè)沿圓套筒形真空腔9的徑向從外到內(nèi)設(shè)置旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5、轉(zhuǎn)臂6、溫度和熱輻射傳感器7，其中旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5的底座固定在測量盒I上，其驅(qū)動(dòng)端固定連接轉(zhuǎn)臂6上端來使轉(zhuǎn)臂6可繞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5轉(zhuǎn)動(dòng)、定位，從而使得溫度和熱輻射傳感器7在真空腔9內(nèi)的徑向不同位置形成若干個(gè)測量點(diǎn)，溫度和熱輻射傳感器7在各個(gè)測量點(diǎn)感應(yīng)來自吸熱管方向的熱輻射量及溫度。轉(zhuǎn)臂6下端與溫度和熱輻射傳感器7無摩擦球鉸連接，可使溫度和熱輻射傳感器7繞轉(zhuǎn)臂6的下端端點(diǎn)無摩擦自由轉(zhuǎn)動(dòng)。溫度和熱輻射傳感器7設(shè)置為單向熱輻射接收結(jié)構(gòu)，其接收口帶有磁性，其形狀與鋼制的吸熱管3的外形匹配且磁場相互吸引，以保持在轉(zhuǎn)動(dòng)、定位過程中接收方向始終對準(zhǔn)吸熱管3的軸心；另外，其外表面涂敷反光涂層。溫度和熱輻射傳感器7對溫度的測量考慮真空度的影響，進(jìn)而采用溫度與真空度的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器外罩、轉(zhuǎn)臂、熱輻射傳感器外殼及測量盒制造材料為聚酰亞胺。微帶天線頻率根據(jù)石英材料的電磁波頻率透過性設(shè)置，溫度和熱輻射傳感器7與微帶天線通過信號線電氣連接。感應(yīng)充電電源4設(shè)置功能有兩個(gè):其一設(shè)置為通過供電電氣線路分別與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5、溫度和熱輻射傳感器7電氣連接；其二設(shè)置為可透過透光管2接受外部的感應(yīng)充電器的充電。工作時(shí)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器5受控轉(zhuǎn)動(dòng)定位，與其相對應(yīng)，溫度和熱輻射傳感器7則在圓套筒形真空腔9徑向的不同位置感應(yīng)來自吸熱管3方向的熱輻射量及所在點(diǎn)的溫度，并將其數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理、放大，而后饋至微帶天線向外界發(fā)射。數(shù)據(jù)模塊及其工作原理:如圖3所示:設(shè)置于集熱管之外的數(shù)據(jù)模塊(虛線框10范圍)含有無線接收器11、微機(jī)14、顯示器13以及數(shù)據(jù)處理器12。當(dāng)無線接收器11接收到測量模塊(圖中未示)微帶天線所發(fā)射的信號后，即時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并傳輸給數(shù)據(jù)處理器12、數(shù)據(jù)處理器12按微機(jī)14的指令將數(shù)字信號進(jìn)行相應(yīng)處理并傳輸至微機(jī)14、微機(jī)14再將傳入的信號以相應(yīng)軟件進(jìn)行分析計(jì)算并將結(jié)果上傳，同時(shí)在顯示器13加以顯示。
權(quán)利要求
1.一種太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，該裝置包括設(shè)置在集熱管的真空腔內(nèi)的測量模塊和數(shù)據(jù)模塊，其中，測量模塊包括轉(zhuǎn)臂及設(shè)置于其一端的溫度和熱輻射傳感器，數(shù)據(jù)模塊包括接收器和數(shù)據(jù)處理器，轉(zhuǎn)臂在真空腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)、定位，溫度和熱輻射傳感器在真空腔內(nèi)的徑向不同位置形成若干個(gè)測量點(diǎn)，溫度和熱輻射傳感器在各個(gè)測量點(diǎn)感應(yīng)來自吸熱管方向的熱輻射量及溫度，其測量的數(shù)據(jù)傳輸給接收器、數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述集熱管由兩個(gè)異徑同軸的圓柱筒固定密封嵌套而成，外側(cè)為石英質(zhì)的透光管和內(nèi)側(cè)為鋼制吸熱管，其中透光管短于吸熱管，并且透光管的兩端氣密封閉，所圍成的圓套筒形空間進(jìn)行抽真空處理形成圓套筒形的所述真空腔。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述測量模塊還包括測量盒以及設(shè)置于其內(nèi)的感應(yīng)充電電源、微帶天線和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，所述轉(zhuǎn)臂、溫度和熱輻射傳感器也均設(shè)置于測量盒內(nèi)，測量盒貼裝于所述真空腔一端的內(nèi)壁上。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述測量盒與所述真空腔相互貼裝的一側(cè)表面上設(shè)置有所述感應(yīng)充電電源和微帶天線，其相對的另一側(cè)設(shè)置有所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)臂、溫度和熱輻射傳感器，其中所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的底座固定在所述測量盒上，其驅(qū)動(dòng)端固定連接轉(zhuǎn)臂的上端。
5.如權(quán)利要求3所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)臂的下端與所述溫度和熱輻射傳感器無摩擦球鉸連接，所述溫度和熱輻射傳感器能夠繞轉(zhuǎn)臂的下端端點(diǎn)無摩擦自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求3所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述溫度和熱輻射傳感器設(shè)置為單向熱輻射接收結(jié)構(gòu)，其接收口帶有磁性，其形狀與鋼制的所述吸熱管的外形匹配且磁場相互吸引，以保持在轉(zhuǎn)動(dòng)、定位過程中接收方向始終對準(zhǔn)所述吸熱管的軸心；另外，其外表面涂敷反光涂層，并且溫度和熱輻射傳感器對溫度的測量考慮真空度的影響，進(jìn)而采用溫度與真空度的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正。
7.如權(quán)利要求3所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述微帶天線頻率根據(jù)石英材料的電磁波頻率透過性設(shè)置，所述溫度和熱輻射傳感器與所述微帶天線通過信號線電氣連接。
8.如權(quán)利要求3所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器外罩、轉(zhuǎn)臂、熱輻射傳感器外殼及測量盒制造材料為聚酰亞胺。
9.如權(quán)利要求3所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述感應(yīng)充電電源通過供電電氣線路分別與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器、溫度和熱輻射傳感器電氣連接，并且所述感應(yīng)充電電源透過所述透光管接受外部的感應(yīng)充電器進(jìn)行充電。
10.如權(quán)利要求3所述的太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)模塊還包括微機(jī)、顯示器，所述接收器為無線接收器，無線接收器接收所述微帶天線所發(fā)射的信號，并傳輸給所述數(shù)據(jù)處理器、微機(jī)，微機(jī)對信號進(jìn)行處理并在顯示器上顯示。
全文摘要
本發(fā)明一種太陽熱發(fā)電集熱管真空溫度輻射場測試裝置，包括設(shè)置在集熱管的真空腔內(nèi)的測量模塊和數(shù)據(jù)模塊，測量模塊包括轉(zhuǎn)臂及設(shè)置于其一端的溫度和熱輻射傳感器，數(shù)據(jù)模塊包括接收器和數(shù)據(jù)處理器，轉(zhuǎn)臂在真空腔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)、定位，溫度和熱輻射傳感器在真空腔內(nèi)的徑向不同位置形成若干個(gè)測量點(diǎn)，溫度和熱輻射傳感器在各個(gè)測量點(diǎn)感應(yīng)來自吸熱管方向的熱輻射量及溫度。本發(fā)明通過對腔內(nèi)沿徑向方向上各點(diǎn)熱輻射溫度的測量，將真空輻射溫度隨徑向空間位置的變化與真空度的對應(yīng)關(guān)系羅列一體，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到真空度與隔熱效率的相應(yīng)聯(lián)系，由此在真空度與隔熱效率之間尋求平衡點(diǎn)，以便使制造成本與集熱效率達(dá)到最佳綜合效率。
文檔編號G01J5/00GK103175613SQ20131009013
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者薛黎明, 劉伯昂 申請人:中海陽能源集團(tuán)股份有限公司