专利名称：太阳能集热器热性能快速测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能集热器热性能快速测量装置，属于太阳能热利用领域。
背景技术：
现有的太阳能集热器的测试标准是以稳态测试方法为基础，测定内容包括集热器的稳态或准稳态瞬时效率及集热器热损系数。稳态测试方法对气象参数的要求很高。例如足够高和稳定的辐射和严格稳定的环境温度等(GB/T 4271-2000要求在测试周期内天气晴朗，太阳辐照强度在800W/m2以上，实验周期内太阳辐照强度的偏离值不超过平均值的±50W，集热器周围环境温度的变化在测试期间不能超过平均值±1K。在集热器的工作温度范围内至少取四个间隔均匀的工质进口温度。其中一个应在环境空气温度的±3℃内)。由于室外测试气象条件无法人为控制，测试的时间需要根据当地的气象条件来定，在有的地区，由于气候条件的限制，在某些季节测试根本无法进行。因而，采用该方法进行测试，有时周期会很长。
在实际中，集热器大都是工作在动态的大气环境中，与标准所规定的测试条件不符，用在稳态条件下得到的结果来预测动态工况的热输出会产生一定的误差。为了能更快更准确的预测集热器的热性能和指导集热器的设计，亟需研究一种太阳能集热器热性能的快速测试装置及测试方法。
发明内容
本实用新型的目的是要提供一种太阳能集热器热性能快速测量装置，利用户外工作着的太阳能集热器对输入变量太阳辐照强度、环境温度、集热器入口温度瞬时变化的响应确定相关的参数，之后利用已得到的参数与相应的数学模型和算法相结合实现对集热器输出的预测。
太阳能集热器热性能快速测量装置的结构是测试台的水箱(1)的内部有一挡板(30)，顶部连接补水管和一闸阀(3)，侧面装有溢流管(4)和热交换器(5)，水箱(1)底部装有泄水管和一闸阀(6)和一管路，依次连接闸阀(7)和水泵(8)，闸阀(9)，水箱(1)左侧连接闸阀(10)和循环水泵(11)，同时又连接并列的旁通阀(12)，然后连接过滤器(13)、流量计(2)和针阀(14)，通过一观察孔(15)连接于集热器(16)的进口(17)，其出口(18)连接一放气阀(19)和闸阀(20和21)后又接于水箱(1)。在进口(17)和出口(18)处安装有测温传感器(27)(28)在集热器平面一侧的中间位置安装一总日射表(24)，在同一平面内安装一日冕(26)。在测试台的附近安装一风机(22)和风速仪(25)，在据测试台15m内，据地面大于1m的范围内安装白色百叶箱(23)，内装测环境温度的温度计(29)。集热器的进口(17)和出口(18)都要做保温。
太阳能集热器热性能快速测量装置的优点是其具有可有效地测量、控制流量和温度，其跟踪装置可以在方位角和高度角两个方向跟踪太阳位置，由于本方法不要求集热器入口温度保持恒定，所以测试台可以不使用温度波动≤±0.1℃的恒温水浴或水循环系统。
图1 太阳能集热器热性能快速测量装置示意图具体实施方式
由图1测试装置的测试台由传热工质强制循环单元，温度控制单元，流量控制单元，温度测量单元，流量测量单元，太阳辐射控制、测量单元，太阳位置跟踪控制单元等7部分组成。
水箱(1)是型号140升，其内有一挡板(30)，顶部连接补水管和一闸阀(3)，水箱(1)侧面装有溢流管(4)和热交换器(5)，水箱(1)底部装有泄水管(带一闸阀)(6)和管路其依次连接闸阀(7)水泵(8)和闸阀(9)，水箱(1)左侧又连接一调节阀(10)再连接循环水泵(11)，又并列连接一旁通阀(12)，然后连接过滤器(13)、一流量控制阀(即针阀)(14)、和流量计(2)，经过观察孔(15)连接于集热器(16)的进口(17)，其出口(18)连接一放气阀(19)和闸阀(20)，同时又并连另一闸阀(21)而连接于水箱(1)。
在进口(17)和出口(18)处安装有测温传感器(27)(28)在集热器平面一侧的中间位置安装一总日射表(24)，在同一平面内安装一日冕(26)。在测试台的附近安装一风机(22)和风速仪(25)。在据测试台15m内，据地面大于1m的范围内安装白色百叶箱(23)，内装测环境温度的温度计(29)。集热器的进口(17)和出口(18)都要做保温。
温度控制单元包括水箱(1)、补水管(3)及换热器(5)。温度测量单元包括铂电阻温度计(Pt100型)它用于测量集热器(16)进口(17)，出口(18)的温度，另一个用于测量环境温度；流量测量单元包括电磁流量计(型号COPA-XE DE43F型)用于测量集热器(16)的流量；流量控制单元包括针阀(14)用于调节流量，循环水泵(11)(型号Wilo-Star-RS25/6)以及水泵(8)。太阳辐射控制及测量单元包括遮阳板(图未表示)、总日射表(型号TBQ-2-B)用于测量落在集热器(16)上的总的太阳辐射。太阳位置跟踪控制单元包括日冕(26)旋转台架和量角规(图未表示)。数据采集系统采用HP34970A型惠普采集仪。
开启水箱(1)的水泵(8)使与水箱出口连接的一侧水与挡板(30)顶平齐。保证系统循环水泵(11)吸入口压力不变，有利于流量稳定，打开放气阀(19)开启循环水泵(11)，等到放气阀(19)排出的水不带气时，就关闭放气阀(19)。初调系统的流量到设定值(如果设定的流量比较小，可以调整旁通阀的开度)在进一步调节针阀(14)的开度来达到设定的流量，然后启动数据采集仪(图中未画出)检查各个传感器的工作是否正常，过20分钟检查该系统的流量在这段时间内是否稳定在设定的流量范围内，如果流量合适就可以开始实验，否则应该重新调整流量。(这时也可用计算机控制自动调整流量到设定值)由于实验要求包含尽可能的系统信息，在测试过程中要使落在集热器(16)上太阳辐照强度，集热器入口温度的变化要尽可能大，所以在测试过程中每隔5～20分钟要掀开(盖上)遮光板(图中未画出)，而且要不停的打开(关上)换热器(5)以调节集热器入口温度使它在不停的工作范围内变化。
权利要求1.一种太阳能集热器热性能快速测试装置，其特征是，其测试台的水箱(1)内有一挡板(30)，顶部连接补水管和一闸阀(3)，侧面装有溢流管(4)和热交换器(5)，水箱(1)底部装有泄水管和一闸阀(6)，依次连接闸阀(7)和水泵(8)，闸阀(9)，水箱(1)左侧连接闸阀(10)和循环水泵(11)，同时又连接并列的旁通阀(12)，然后连接过滤器(13)、流量计(2)和针阀(14)，通过一观察孔(15)连接于集热器(16)的进口(17)，其出口(18)连接一放气阀(19)和闸阀(20和21)后又接于水箱(1)，在进口(17)和出口(18)处安装有测温传感器(27)(28)在集热器平面一侧的中间位置安装一总日射表(24)，在同一平面内安装一日冕(26)，在测试台的附近安装一风机(22)和风速仪(25)，在据测试台15m内，据地面高不小于1m的范围内安装白色百叶箱(23)，内装测量环境温度的温度计(29)，集热器的进口(17)和出口(18)都要做保温。
专利摘要一种太阳能集热器热性能快速测量装置。该装置的测试台，其水箱底部连接泄水管和水泵，水箱侧面装有溢流管和热交换器，水箱左侧通过闸阀连接循环水泵和并列的旁通阀，然后接到过滤器、流量计和针阀，再连接到集热器，集热器的出口又连接一个放气阀和两个闸阀，其中一路再接于水箱。在集热器附近安置风机，风速仪，白色百叶箱。在集热器平面上安装总日射表和日冕。利用上述系统可调整控制流量保持恒定。由数据采集仪采集有关流量、总辐射强度、集热器进、出口温度、环境温度、风速。用日冕调整集热器，使得太阳直射辐射与集热器法线的夹角＜5℃。测量方法主要考虑了真空集热管的玻璃及集热器内的金属和水有较大的热延迟。
文档编号G01M99/00GK2765173SQ200520000938
公开日2006年3月15日 申请日期2005年1月18日 优先权日2005年1月18日
发明者王志峰, 侯宏娟 申请人:黄鸣