[发明专利]抛物面槽式太阳能集热器热效率动态测量装置及测量方法

说明书

一种抛物面槽式太阳能集热器热效率动态测量装置及测量方法，其导热油循环部分通过其导热油与水换热器(1)的水侧进出口与冷却循环部分相连接，导热油循环部分通过其导热油与水换热器(1)的顶部同氮气密封部分的导热油受热膨胀罐(13)的底部通过管路连接，测量仪器部分安装在导热油循环部分上或其附近位置。应用本发明测量装置的测量方法，基于槽式集热器跟踪聚光工况下的传热流体出口温度上升过程，测量得到传热流体进口温度、传热流体出口温度、传热流体的体积流量、太阳法向直射辐照度、环境空气温度和环境空气速度，再根据这些物理量及太阳入射角，计算槽式集热器的热效率。

技术领域

本发明涉及一种抛物面槽式太阳能集热器热效率动态测量装置及测量方法。

背景技术

抛物面槽式太阳能集热器通过做一维旋转运动的抛物面槽形聚光器将太阳直射辐射会聚形成一条焦线，被会聚的太阳光加热位于焦线处的吸热管，进而将热量传递给流经吸热管的传热流体，实现将太阳能转化为热能。它被广泛应用于工业过程用热、太阳能海水淡化、太阳能空调、太阳能热化学、太阳能制氢和太阳能热发电等技术领域。热效率是抛物面槽式太阳能集热器应用的关键技术评价指标，是槽式集热系统的均化能量成本和资本性支出等经济指标的计算依据。目前尚未有针对现场动态变化条件的槽式集热器热效率测量装置及方法的国际或中国国家级标准。特别是随着国家“十三五”规划中“积极支持光热发电”的提出，槽式光热发电的市场将迅速扩大，因此对槽式集热器热效率测量装置和方法的需求日益强烈。

美国标准ASHRAE 93提供了一种可适用于抛物面槽式太阳能集热器热效率的测量装置及测量方法。该标准的测量方法是一种不包括太阳入射角的双参数稳态测量方法，因此在整个测量过程中要求太阳光线近垂直地入射到槽式集热器的采光平面，这需要测量装置包括一个可水平转动平台放置在槽式集热器下并且与槽式集热器协同跟踪太阳位置。但是在现场运行条件下，通过单轴跟踪太阳光完成集热过程的槽式集热器根本无法满足此要求。而且，不同于实验室的测量条件，现场测量条件往往缺少相应的调节和控制设备使槽式集热器的进口温度稳定在2％以内。本发明提出的热效率动态测量装置及测量方法适合于野外现场工作条件下的槽式集热器，可长期在槽式集热器跟踪聚光状态实现对测量模型中各参数的连续测量，不需要精确调节和控制设备以稳定槽式集热器的进口温度，对现场槽式集热器系统自身控制操作兼容。

发明内容

本发明的目的是提出一种针对传热流体为导热油的抛物面槽式太阳能集热器热效率的动态测量装置和测量方法。

本发明基于室外现场工作条件，利用槽式集热器跟踪聚光工况下的传热流体出口温度上升过程，连续测量得到传热流体进口温度、传热流体出口温度、传热流体的体积流量、太阳法向直射辐照度(DNI)、环境空气温度和环境空气速度等物理量，在考虑传热流体流动导致的集热器进出口时间迟滞关系修正的基础上，给出合理的测量硬件配置和热效率计算分析方法。

抛物面槽式太阳能集热器热效率动态测量装置采用闭式循环系统，主要由导热油循环部分，冷却循环部分，氮气密封部分和测量仪器部分组成。导热油循环部分通过其导热油与水换热器的水侧进出口与冷却循环部分相连接，导热油循环部分通过其导热油与水换热器的顶部同氮气密封部分的导热油受热膨胀罐的底部通过管路连接，测量仪器部分中各仪器安装在导热油循环部分上或其附近位置。

导热油循环部分包括导热油与水换热器、过滤器、导热油循环泵、导热油流量控制阀、集热器进口安全阀、槽式集热器、集热器出口安全阀及连接管路。导热油与水换热器的导热油侧出口通过管路与过滤器连接，过滤器的另一侧通过管路与导热油循环泵的进口连接，导热油循环泵的出口通过管路与导热油流量控制阀连接，导热油流量控制阀的另一侧通过管路与集热器进口安全阀连接，集热器进口安全阀的另一侧通过管路与槽式集热器的进口连接，槽式集热器的出口通过管路与集热器出口安全阀连接，集热器出口安全阀的另一侧通过管路同导热油与水换热器的导热油侧进口连接。