[发明专利]热通量传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热通量传感器，其用于安装在热交换器的表面的一部分中，热通量可以是传导性的、对流的或辐射的热通量。热通量传感器产生与在传感器中由热通量产生的温度梯度成正比的电信号。因此，通过获得的信号除以每个传感器(校准)的特定常数，即获得热通量。

背景技术

在太阳能集热器应用中，公知地，太阳辐射由根据太阳位置及其移动定向的反射镜进行集中。因此，太阳能的集中可达到非常高的数值，直至1000倍，由此在太阳能集热器的接收板上产生非常高的热通量。这些热交换板往往由一套纵向叠置管构成，以形成一个入射光通量“密封”壁。

例如，文献WO2010/094618提出一种“旗式”热交换器，其中，发夹形邻接管并列布置并悬伸固定在输入及输出集热器的同一侧。

这些接收板的构成元件的机械性能需要以与板所用的材料相容及与其热交换性能一致的方式来限制前述通量的值。

因此，在太阳能集热器工作期间能测量热通量是有用的。为此，使用热通量传感器。

目前，两种技术用于这些通量传感器：

-第一种技术是称为横穿管的技术(如图1所示)。接收板由并列安装的、形成对太阳光线密封的墙壁的管1构成，小直径辅助管2沿截面横穿板管1，与板管焊接，以便获得一个耐受集热器蒸汽压力的密封装配件。管1的前表面4是暴露于热通量的表面，而后表面3是与前面表4相反的表面。通量传感器由后表面3插入在横穿管2中， 直至到达暴露于辐射线的表面4。如图2所示，热通量由传感器5的顶端6与其主体7之间的温差测得，所述主体由热交换器管1中流动的流体通过与横穿管2的接触进行冷却；

-第二种技术是使用热电偶的技术，热电偶埋置于重铺层中，如图3所示。两个热电偶(未示出)在管1的暴露于辐射线的表面上安装在管的局部变形部分8中。该变形部分进行冷变形而不变薄。然后，热电偶及其连接电线由充填粘合料9覆盖，从而重构管1的初始表面。

在第一种情况下，横穿管2引起局部高应力10，如图4所示，可能会损坏管道，远期有泄漏的危险。

在第二种情况下，管段必须在车间加工，需要在每个传感器在板上进行两次管与管的焊接。

文献US3724267提出一种热通量检测装置，其具有位于由一翼片纵向连接的两个管之间的传感器。传感器设有两个热电偶。传感器的基部具有在管侧部中延伸的部分。传感器的基部与翼片进行热接触。

文献US6485174提出一种热通量检测装置，其具有位于由一隔片纵向连接的两个管之间的传感器。传感器设有两个热电偶。传感器由后部插入在隔片中。热通量的测量取决于传感器中分开一定距离的两个热电偶。热电偶测量结果给出的信息可计算热通量。

文献US2012/0067542提出一种用于热交换器的测量装置，其具有一系列由隔片连接的管，布置在加温侧和保温侧。具有两个温度传感器的热通量传感器在加温侧上布置在管的凹处。两个传感器测量可检测到温差的温度T1和T2。用于测量温度T3的温度传感器布置在保温侧，与热通量传感器隔开一定距离。

文献JP2006-329640提出一种热能流量计，其配有一个传感器支承件，每个温度传感器布置在一个圆柱形护套中，该护套由一个中间部分支承，随后是一个热敏传感器部分。中间部分和热敏传感部分这两个部分布置在管内流动的流体流中。

文献WO2010/100335提出一种配置，其可将一个传感器安装在热交换器的壁中，热交换器由彼此焊接的钢管形成，管之间的翼板形成 一个隔片壁。传感器的室和传感器的导线所需的导管在集热器侧位于钢管壁的加厚部分中。

发明内容

发明目的

本发明旨在提供一种热通量传感器，其允许消除现有技术中的缺陷，即尤其是有关利用再充填粘合料将热电偶埋置在热交换管的局部变形部分中的和横穿管技术相关的缺陷。

特别是，本发明旨在提供一种非侵入性热通量传感器，无需加工管子，也无需在压力下充填粘合料使管子变形。

本发明还旨在提供一种用于热通量传感器的支承件，其价廉，易于更换传感器。

本发明的主要特征元件

本发明的第一个目的涉及一种热交换器，其具有多个纵向连接安装的热交换管，以便形成一个阻挡入射热通量的前表面部分，并且，所述热交换器具有布置在位于相邻的两个热交换管之间的支承件中的至少一个热通量传感器，其中：

-相邻的两个热交换管每个都在其连接部分处具有一个略微变形的局部变形，以便能通过插入在两个热交换管之间来定位热通量传感器的支承件；