[发明专利]一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法

说明书

本申请提供了一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法，具体涉及太阳能热利用技术领域。在此领域中，如何进一步提高太阳能聚光装置的聚光效率已经成为一个世界性问题。作为镜场调节的依据，光斑的热流分布数据具有重要的意义。目前腔式吸热器虽能够测量整个光斑的能量与热流密度，但无法同时测量光斑各划分区域的热流密度，本申请提供的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法，通过将各光斑区域对应一定数量的热管，再将对应区域的热管嵌入一个对应的联集管内，测量联集管两端工质温度，计算出对应热管吸收的光斑能量，进而得出光斑各区域的热流密度，可指导镜场调整以提高聚光装置的聚光效率，实用性强，便于产业推广应用。

技术领域

本申请涉及太阳能热利用技术领域，尤其涉及一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置及方法。

背景技术

太阳能高温热利用是太阳能热利用领域的重要研究项目，广泛运用于太阳能热发电系统中。目前普遍的太阳能高温热利用方式是通过选择性吸收材料接收太阳光的光斑能量，然后利用热传导将能量传递给工质，由接收能量的工质驱动发电装置进行发电。

作为太阳能热发电系统中将聚集的太阳光转化成热能的装置，腔式吸热器被普遍采用。这种腔式吸热器采用单一腔体，接收整个光斑的能量，然后利用热传导将能量传递给工质，计算工质获取的能量从而得出整个光斑的能量。

但是，为了进一步提高太阳能聚光装置的聚光效率，仅仅测量整个光斑的能量是不够的，为了指导镜场调整以获得更高的聚光效率，需要获知整个光斑各区域的热流密度分布情况，这就亟待提供一种同时测量测量光斑所有划分区域的能量以及热流密度的装置和方法。

发明内容

本申请提供一种即能够测量光斑整体同时又能测量光斑所有划分区域的能量以及热流密度的装置和方法，以解决目前无法同时测量整个光斑各区域的热流密度分布以提高太阳能聚光装置的聚光效率的问题。

本申请的一方面，提供一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，包括：反光板、金属吸热板、热管、联集管和测温元件。

所述反光板与所述金属吸热板的边缘无缝连接；

所述金属吸热板的迎光面设置有选择性吸收涂层，所述热管为内部有工作液的封闭式真空管，所述热管分为蒸发段和冷凝段，所述工作液储存在蒸发段，所述热管的蒸发段端面与所述金属吸热板的背光面紧密接触，所述热管的冷凝段嵌入所述联集管中；

所述联集管的一端为工质入口，另一端为工质出口，所述联集管的数量至少为两个，所述联集管与对应光斑区域的所述热管相连；

所述测温元件分别设置于联集管的工质入口一端和工质出口一端。

进一步的，根据权利要求1所述的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，其特征在于，所述金属吸热板上有阻热孔，所述阻热孔设置在相邻热管对应的金属吸热板的中部。

进一步的，所述反光板的迎光面为漫反射面，所述迎光面的反射率≥0.9，所述反光板与所述金属吸热板竖向中心轴线的夹角为45至80度之间任一数值，所述反光板的背光面一侧设有冷却管道。

进一步的，所述热管外部侧壁上包裹有导热用的保护套，所述保护套的一端与所述金属吸热板紧密接触，在所述保护套外侧和所述联集管外侧包裹隔热材料。

进一步的，还包括水泵、流量计和球阀，所述水泵设置在所述联集管的工质入口一端，在所述水泵的顺水流方向上依次设置所述流量计和所述球阀。

进一步的，还包括信号处理设备和信号输出设备，所述信号处理设备与所述测温元件以及所述流量计相连，所述信号输出设备与所述信号处理设备相连。

本申请的另一方面，提供一种太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量方法，基于本申请所提供的太阳能聚光器光斑能量与热流密度测量装置，包括以下步骤：