CN208859925U - 熔盐吸热器热效率测试*** - Google Patents
熔盐吸热器热效率测试*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN208859925U CN208859925U CN201821585222.4U CN201821585222U CN208859925U CN 208859925 U CN208859925 U CN 208859925U CN 201821585222 U CN201821585222 U CN 201821585222U CN 208859925 U CN208859925 U CN 208859925U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molten salt
- heat absorber
- salt heat
- thermal efficiency
- radiation control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn - After Issue
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 151
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 130
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 127
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 16
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000011514 reflex Effects 0.000 abstract 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012353 t test Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
本实用新型涉及太阳能光热发电技术领域，公开了一种熔盐吸热器热效率测试***，包括：光路***、热回路***以及测量***；热回路***包括接收塔，对光路***中的能量进行转化；接收塔设置有接收窗，在接收窗处设置熔盐吸热器；光路***包括光照控制器、定日镜场和反射镜；接收塔设置在定日镜场和反射镜之间，定日镜场将光线反射至反射镜上；反射镜将光线反射至接收窗处，在反射镜和接收塔之间设置光照控制器，能够调节熔盐吸热器受热面上的辐射功率；测量***包括测量装置以及外接设备。本实用新型提供的熔盐吸热器热效率测试***及测试方法通过测试单个管排在不同温度区间的热效率即可评估吸热器的整体热效率，因此成本较低且操作性更强。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能光热发电技术领域，特别涉及一种熔盐吸热器热效率测试***。
背景技术
太阳能发电技术是缓解能源危机的有效手段，应用前景较为广阔，这一清洁高效的利用技术为应对全球能源危机带来了新的希望。中国的太阳能资源十分丰富，若能合理利用太阳能，将有助于解决能源问题。
通常，太阳能热发电主要包括槽式、碟式和塔式三种方式，其中塔式光热发电***的容量大、聚光比和运行温度高、效率高，是目前发展最为迅速的技术之一。对于塔式太阳能热发电***，吸热器是光热转换的关键设备。目前，以熔盐为工质的吸热器主要是外露管式吸热器，通常包括吸热管，管内设置有熔盐工质，熔盐工质用于承载吸热器所吸收的太阳能。
无论是前期的设计还是后期的性能评估，熔盐吸热器的热效率都是最关键的一项指标。然而在现有技术中，一种可行的热效率测试方法为：将加工好的熔盐吸热器放到实际太阳能光热电站接收塔上进行安装、调试、运行并测试其热效率，然后再根据测试结果指导熔盐吸热器的优化设计。尽管这种方案有可行性，但在实际操作时，由于熔盐吸热器的安装位置高、表面辐射功率大，导致这一方案所需投入的人力物力极大，即使开展实际测试也难以保证测试结果的准确性，因此较难实施。
实用新型内容
本实用新型是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种熔盐吸热器效热率测试***，通过设计小型化的熔盐吸热器及其热效率测试***，降低测试成本和测试难度。模拟不同的工作条件，从而对处于不同工作条件下的熔盐吸热器的热效率进行测试。
具体来说，本实用新型提供了一种熔盐吸热器热效率测试***，用于对塔式太阳能光热发电熔盐吸热器的热效率进行测试，包括：光路***、热回路***以及测量***；热回路***包括接收塔，用于对光路***中的能量进行转化；接收塔设置有接收窗，在接收窗处设置熔盐吸热器，并且接收窗的形状与熔盐吸热器的受热面形状对应；光路***包括光照控制器、定日镜场和反射镜；接收塔设置在定日镜场和反射镜之间，定日镜场将光线反射至反射镜上；反射镜用于将光线进一步反射至接收窗处，在反射镜和接收塔之间设置光照控制器，能够调节熔盐吸热器接收到的辐射功率；测量***包括用于测量热回路***以及光路***的热效率的装置以及外接设备。
与现有技术相比，本实用新型提供的熔盐吸热器热效率测试***结构简单、可操作性强，能够在不必测试吸热器受热面上的入射功率的情况下，通过测试单个管排在不同温度区间的热效率即可评估熔盐吸热器的整体热效率。并且，本实用新型提供的测试***通过将熔盐吸热器小型化，减小熔盐吸热器的尺寸，有利于设计简易的熔盐吸热器效率测试***并比较准确地得到熔盐吸热器的热效率。
作为优选，反射镜包括二次抛物面反射镜，光照控制器和接收窗沿着二次抛物面反射镜的光轴的方向设置；光照控制器包括辐射控制圆盘，并且辐射控制圆盘能够在接收窗和二次抛物面反射镜之间沿着二次抛物面反射镜的光轴的方向移动，且辐射控制圆盘和接收窗分别设置在二次抛物面反射镜的焦点的两侧。
辐射控制圆盘能够控制自身的运动，对由二次抛物面反射镜反射的光线进行遮挡，从而对到达接收窗处的辐射功率进行调节。并且采用辐射圆盘调节辐射功率时，熔盐吸热器表面上的光斑的能量分布仍然均匀。
进一步地，作为优选，辐射控制圆盘通过平行于接收塔的转轴进行安装并能够绕转轴进行转动。
通过转动辐射控制圆盘也能够对由二次抛物面反射镜反射的光线进行遮挡，从而调节到达接收窗处的热辐射的功率。
进一步地，作为优选，辐射控制圆盘设置有冷却水通道以及冷却水入口和冷却水出口。
由于辐射控制圆盘阻挡了一部分热辐射，因此辐射控制圆盘自身受到的辐射功率较大、温度较高，使得辐射控制圆盘在高温下产生形变甚至损坏，影响辐射控制圆盘的正常使用。通入的冷却水能够与辐射控制圆盘进行热交换，从而带走热量、降低辐射控制圆盘的温度，对其进行保护。
另外，作为优选，在接收窗的边缘处还设置有光线约束挡板，并且在接收窗的边缘处还设置有风道，在接收塔内设置与风道连通的风机，并可设置加热设备。
通过风机调节风道内的风速，通过加热设备调节风道内空气温度，气流通过风道到达接收窗口，可以模拟不同的外界环境条件。
另外，作为优选，在熔盐吸热器的不接收二次抛物面反射镜反射的光照的一面还设置有保温装置。
在吸热器未接收光照的一面设置保温装置，与实际塔式光热电站中的情况一致，能够更好地模拟实际情况。
另外，作为优选，测量装置包括：设置在熔盐吸热器的第一温度感应器和第二温度感应器，第一温度感应器用于测量熔盐吸热器入口的熔盐工质的温度，第二温度感应器用于测量熔盐吸热器出口的熔盐工质的温度；以及测量熔盐工质流量的流量计。
附图说明
图1是本实用新型第一实施方式中熔盐吸热器热效率测试***的立体示意图；
图2是本实用新型第一实施方式熔盐吸热器热效率测试***的示意图；
图3是本实用新型第一实施方式熔盐吸热器热效率测试***的热回路***的示意图；
图4是本实用新型第一实施方式设有光线约束挡板的接收窗的示意图；
图5是本实用新型第一实施方式设有风道的接收窗的示意图；
图6是本实用新型第一实施方式辐射控制圆盘的示意图；
图7是本实用新型第一实施方式设有滑道和滑块的辐射控制圆盘的示意图；
图8是本实用新型第一、第二或第四实施方式调节辐射控制圆盘与受热面的距离d进行测试的原理图；
图9是本实用新型第一、第三或第四实施方式调节辐射控制圆盘与受热面的角度A进行测试的原理图。
附图标记说明：
1-接收塔；1a-接收窗；1a1-光线约束挡板；1a2-风道；2-反射镜；2a-二次抛物面反射镜；3-光照控制器；3a-辐射控制圆盘；3b-转轴；3a1-冷却水入口；3a2-冷却水出口；3a3-循环冷却水通道；4-定日镜场；5-熔盐吸热器；5a-受热面；5b-流入口；5c-流出口；6a-第一温度感应器；6b-第二温度感应器；6c-流量计；8-保温装置；9-熔盐泵；10-熔盐储罐；11-冷却槽；12-滑道；13-滑块；14-紧固螺丝。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了熔盐吸热器热效率测试***的结构等。
实施方式一
本实用新型的第一实施方式提供了一种熔盐吸热器热效率测试***，用于对塔式太阳能光热发电熔盐吸热器5的热效率进行测试，参见图1、图2和图3所述，其中带箭头的直线表示光线照射的方向，图中的虚线表示反射镜的光轴，包括：光路***、热回路***以及测量***。
其中，热回路***包括接收塔1，用于对光路***中的能量进行转化，在接收塔1上设置有接收窗1a，并在接收窗1a处设置有熔盐吸热器5，并且接收窗1a的形状与熔盐吸热器5的受热面5a形状对应。以及与熔盐吸热器5连接的熔盐泵9、熔盐储罐10和冷却槽11。熔盐储罐10内储存的熔盐工质由熔盐泵9经吸热器流入口5b抽入熔盐吸热器5内，在熔盐工质被加热达到一定温度后从熔盐吸热器5的流出口5c流至冷却槽11中进行降温，最后回到熔盐储罐10中。并且为了降低测试成本，在本实施方式中，熔盐吸热器5可以是一个管排，每一次测试结果正好对应实际塔式光热电站熔盐吸热器5中单个管排的实际工况，从而使测试***小型化。
光路***包括光照控制器3、定日镜场4和反射镜2，接收塔1设置在定日镜场4和反射镜2之间。定日镜场4由多个定日镜组成。来自定日镜的光线经过反射镜2进行反射并聚焦，到达接收窗1a处。其中，反射镜2优选为能够对光线进行会聚的反射镜，例如二次抛物面反射镜。在反射镜2和接收塔1之间设置光照控制器3，并且接收塔1和光照控制器3沿着反射镜2光轴所在的直线设置，光照控制器3能够调节由二次抛物面反射镜2a反射至接收窗1a处的辐射强度。
测量***包括对用于测量热回路***以及光路***的热效率的装置(未图示)以及外接设备(未图示)。
相较于现有技术而言，本实用新型提供的熔盐吸热器热效率测试***结构简单，可操作性强，能够在不必测试吸热器受热面上的辐射功率的情况下，通过测试单个管排在不同温度区间的热效率即可评估熔盐吸热器5的整体热效率。并且，本实用新型提供的测试***将熔盐吸热器及其热效率测试***小型化，有利于降低测试成本并比较准确地得到熔盐吸热器5的热效率，可操作性更强。
在本实施方式中，参见图2所示，光照控制器3包括辐射控制圆盘3a，并且辐射控制圆盘3a能够在接收窗1a和二次抛物面反射镜2a之间沿着二次抛物面反射镜2a的光轴的方向移动，且辐射控制圆盘3a和接收窗1a分别设置在二次抛物面反射镜2a的焦点的两侧。设置辐射控制圆盘3a能够调节入射到熔盐吸热器5受热面5a的辐射功率。并且辐射控制圆盘3a投入使用时熔盐吸热器5表面上的光斑的能量分布仍然均匀。当然，光照控制器3也可以采用其它形状，只要能够实现对辐射功率的调节并不影响熔盐吸热器5的受热面5a的能量分布均匀性即可。
更加优选地，在本实施方式中，辐射控制圆盘3a通过平行于接收塔1的转轴3b进行安装，并且辐射控制圆盘3a能够绕转轴3b进行转动，也可以达到调节熔盐吸热器5受热面5a上的辐射功率的效果。
辐射控制圆盘3a能够控制自身的运动，对由二次抛物面反射镜2a的反射的光线进行遮挡，从而对到达受热面5a处的辐射功率进行调节。并且采用辐射圆盘进行模拟时，不影响熔盐吸热器5的受热面5a上光斑能量分布的均匀性。
具体来说，在本实施方式中，参见图6所示，可以在二次抛物面反射镜2a与接收窗1a之间、沿着二次抛物面反射镜2a的光轴的方向设置滑道12，并在滑道12内安装滑块13，辐射控制圆盘3a通过转轴3b与滑块13连接，当滑块13移动时，辐射控制圆盘3a也移动相同的距离。
并且在本实施方式中，本实用新型的发明人通过模拟发现辐射控制圆盘3a的有效调节范围。具体的模拟条件如下。
地点：北纬30.3°，春分日，上午11：00。
定日镜：尺寸5.0m×4.0m，曲率为0.009，8面定日镜，正面反射率为0.93。
二次抛物面反射镜：抛物面方程为：截面直径为10.0m，焦距为6.0m，正面反射率为0.93。
光线约束挡板：宽度为0.4m，一共4块，左右两块光线约束挡板与接收面所在平面呈75°角，上下两块光线约束挡板水平布置，正面反射率为0.93。
熔盐吸热器5的受热面5a：形状为矩形，尺寸0.4m×1.0m，距离抛物面中心6.2m太阳辐射取春分日前后平均值DNI＝750W/m2。
辐射控制圆盘3a的直径为0.3m。
首先模拟不设置辐射控制圆盘3a的对照组，得到此时受热面5a的各项数据：
总辐射功率：Ptotal＝43.6906kW
平均能流密度：Paverage＝109.226kW/m2
峰值能流密度：Ppeak＝164.963kW/m2
最低能流密度：Pmin＝32.8164kW/m2
调节辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的距离d，得到如下表的结果，其中，Ptotal为总辐射功率，Paverage为平均能流密度，Ppeak为峰值能流密度，Pmin为最低能流密度，uniformity为吸热器受热面上辐射能量分布的不均匀性，χ为实际辐射功率与未采用辐射控制圆盘3a时吸热器受热面上的辐射功率之比。
当辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的距离小于0.6m时，受热面5a的能量分布较不均匀，使得熔盐吸热器5的受热面5a上出现局部高温区，可能造成熔盐吸热器5局部过热损坏。因此，辐射控制圆盘3a与所述受热面5a之间的距离d的调节范围需要大于等于0.6m。
在d＝0.6m的情况下调节辐射控制圆盘3a与受热面5a所在平面之间的角度A，并得到如下表格：
从表格来看，调节辐射控制圆盘3a和受热面5a所在平面之间的角度A大于60°后，转动辐射控制圆盘3a对受热面5a上的能量占总能量的百分比影响很小，基本不具备调节功能，因此角度A的调节范围为(0～60°)。
为了更加方便测量并提高测量的精度，参见图6所示，在滑道12上还设置有刻度，并且在滑块13上设置止动件，如紧固螺丝14等。当滑块13运动到预设的测试位置时，通过拧紧紧固螺丝14对辐射控制圆盘3a进行固定，减少辐射控制圆盘3a在测试过程中的移动，从而保证测试结果的精确性。优选地，辐射控制圆盘3a与转轴3b的一体形成，并在转轴的下部还设置有紧固件，对辐射控制圆盘3a每次转动的角度进行固定。
并且，由于辐射控制圆盘3a阻挡了一部分热辐射，由上表可以发现，辐射控制圆盘3a表面上的辐射功率较大、温度较高，使得辐射控制圆盘3a在高温下容易受损，影响辐射控制圆盘3a的正常使用。出于对辐射控制圆盘3a的保护，在本实施方式中，参见图7所示，辐射控制圆盘3a设置有冷却水通道3a3以及冷却水入口3a1和冷却水出口3a2，使得冷却水能够在辐射控制圆盘3a中的冷却水通道3a3内流动，从而更充分地与辐射控制圆盘3a进行热交换，带走辐射控制圆盘3a的热量、降低辐射控制圆盘3a的温度，起到保护辐射控制圆盘的作用。
并且，在本实施方式中，参见图4和图5，接收窗1a在本实施例中的形状为矩形，在接收窗1a的边缘处还设置有光线约束挡板1a1，光线约束挡板1a1对入射的光线进行反射，将光线反射到熔盐吸热器5上，使得在接收窗1a处形成的光斑形状与熔盐吸热器5受热面5a的形状相同，从而使熔盐吸热器5受热面5a的热辐射分布均匀，可以有效防止局部热流密度过高对熔盐吸热器5造成的损伤。其中，本实用新型的发明人发现，在上述的模拟条件下，当左右两块光线约束挡板1a1与受热面5a所在平面之间的夹角呈75°，上下两块光线约束挡板1a1水平布置时能够实现较好的反射光线的效果。
并且，在接收窗1a的边缘处还设置有风道1a2，在接收窗1a上设置与风道1a2连通的风机(未图示)。通过风机送风，由风道1a2和设置在接收窗1a边缘处的气孔将空气传至熔盐吸热器5受热面5a，以此模拟不同的工作条件。
值得一提的是，在本实施方式中，风机还包括温度调节器(未示出)。用于对风道1a2送出的风的温度进行调节，进一步模拟在不同季节对应的工作条件。
此外，在本实施方式中，在熔盐吸热器5不接收二次抛物面反射镜2a反射的光照的一面还设置有保温装置8。
设置保温装置8，用于模拟实际光热电站中的熔盐吸热器5a的工作环境。其中，常用的保温装置8为保温棉。
为了能够获取到用于计算熔盐吸热器5热效率的精确数据，在本实施方式中，参见图3所示，测量装置包括：第一温度感应器6a和第二温度感应器6b，第一温度感应器6a用于测量熔盐吸热器5流入口5b的熔盐工质的温度，第二温度感应器6b用于测量熔盐吸热器5流出口5c的熔盐工质的温度；测量熔盐工质的流量的流量计6c。其中，常用的温度感应器为热电耦。
综合上述考量，本实施方式的熔盐吸热器***为小型化的聚光集热平台，综合运用定目镜、二次抛物面反射镜2a、光线约束挡板1a1进行太阳辐射能量的收集，具有较高的准确性及可操作性。
实施方式二
本实用新型的第二实施方式中还提供了一种熔盐吸热器热效率测试方法，包括如下步骤：
S1：调节辐射控制圆盘3a与熔盐吸热器5之间的距离d，第一温度感应器6a和第二温度感应器6b分别测量熔盐吸热器5流入口5b和流出口5c的熔盐工质的温度，流量计6c测量熔盐工质的流量；
S2：移动辐射控制圆盘3a，调节辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的距离d，调节熔盐泵9改变熔盐工质流量，使得熔盐吸热器5的流入口5b和流出口5c的温度与S1步骤中测得的温度相同；
S3：测量所述熔盐吸热器内熔盐工质的流量；
S4：对测量的数据进行计算处理，得到熔盐吸热器5的热效率。
与现有技术相比，本实用新型提供的测试方法不必测试熔盐吸热器5受热面5a的辐射功率，即可评估熔盐吸热器5的整体热效率。
具体来说，在本实施方式中，参见图8所示，进行测试的具体方法包括：
实际测试中需要测试的数据如下：由第一温度感应器6a测量熔盐吸热器5流入口5b的温度Tin、第二温度感应器6b测量熔盐吸热器5流出口5c的温度Tout、流量计6c测量熔盐工质的流量；
在熔盐吸热器5处于热平衡条件下，其受热面5a上的辐射功率Pinc等于熔盐吸热器5的反射功率(ρPinc)、熔盐工质的吸收功率(Pabs)和热损失功率(Plos)之和，其中d为熔盐吸热器5的吸热管的吸收率，ρ为熔盐吸热器5吸热管表面的反射率，由于吸热管的透射率可以忽略，因此，ρ＝1-α，则有如下关系：
Pinc＝ρPinc+Pabs+Plos
αPinc＝Pabs+Plos
因此，可以得到熔盐吸热功率：
其中，Hout、Hin分别为熔盐吸热器5流入口5b、流出口5c处的熔盐焓值，c为熔盐工质的比热容：
(Hout-Hin)＝c(Tout-Tin)。
在特定时间段熔盐吸热器5受热面5a的辐射功率为Pinc，通过调节辐射控制圆盘3a与熔盐吸热器5受热面5a之间的距离d，可使熔盐吸热器5受热面5a的辐射功率变为χPinc，其中χ为采用辐射控制圆盘3a后入射到熔盐吸热器5受热面5a上的实际辐射功率与未采用辐射控制圆盘3a时的辐射功率之比，χ～χ(d)且χ＝0～1。
根据太阳辐射关于当地太阳时12：00的对称性，选择两个关于12：00对称的时间段进行测试。在本实施方式中选择组A和组B进行对比。其中：
组A：11：40-12：00，此时调节辐射控制圆盘3a与熔盐吸热器5受热面5a的距离d为a，入射功率为：
Pinc，A＝χA·PincA
组B：12：00-12：20，此时调节辐射控制圆盘3a与熔盐吸热器5受热面5a的距离d为b，入射功率为：
Pinc，B＝χB·PincB
于是得到：
αχAPincA＝Pabs，A+Plos，A
αχBPincB＝Pabs，B+Plos，B
考虑到时间上的对称性，可以认为有以下关系：
PincA＝PincB
在熔盐吸热器5进出口温度及外界条件不变时，不论工质的质量流量如何变化，熔盐吸热器5表面的温度分布与熔盐吸热器5接收的辐射功率大小无关，因此总热损失功率不变。因此有：
Plos，A＝Plos，B＝Plos
于是可以得到：
因此，
于是，热效率表示为：
可以分别求出两个时间段的效率ηA、ηB，进而总体效率可以取其算术平均值：
得出对应环境条件下的熔盐吸热器5的热效率。
需要注意的是，上述测试方法要求测试时天空晴朗无云。
实施方式三
本实用新型的第三实施方式提供了一种熔盐吸热器热效率测试方法，本实施方式的测试方法，是对第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在本实施方式的步骤S2中，保持辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的距离d不变，转动辐射控制圆盘3a，调节辐射控制圆盘3a与受热面5a平面所成的角度A。
参见图9所示，通过调节辐射控制圆盘3a与受热面5a平面所成的角度A，从而改变受热面5a受到的辐射功率。
具体来说，在本实施方式中，同样要测量不设置辐射控制圆盘3a的对照组并获得相应的数据。具体的计算步骤同第二实施方式，在此不再赘述。之后转动辐射控制圆盘3a，对辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的角度A进行调节。
在特定时间段熔盐吸热器5受热面5a的辐射功率为Pinc，通过调节辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的夹角A，使入射到熔盐吸热器5受热面5a上的功率变为χ′Pinc，其中χ′为采用辐射控制圆盘3a后入射到熔盐吸热器5受热面5a上的实际辐射功率与未采用辐射控制圆盘3a时的辐射功率之比，χ′～χ′(A)且χ′＝0～1。
根据太阳辐射关于当地太阳时12：00的对称性，选择两个关于12：00对称的时间段进行测试。例如：
组A：11：40-12：00，此时转动辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的角度A为a’，入射功率为：
Pinc，A＝χ′A·PincA
组B：12：00-12：20，此时转动辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的角度A为b’，入射功率为：
Pinc，B＝χ′B·PincB
之后按照第二实施方式中的计算方法算出热效率。同样地，在本实施方式中，用上述测试方法进行测试时要求天空晴朗无云。
当然，在本实施方式中，还可以在调节辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的夹角A的同时调节辐射控制圆盘3a与受热面5a之间的距离d，从而获得更大的辐射功率的调节范围，提高测试结果的准确度。
实施方式四
本实用新型的第四实施方式提供了一种熔盐吸热器5热效率测试方法，本实施方式是对第二实施方式和第三实施方式的改进，主要改进之处在于，在第二和第三实施方式中，默认组A和组B时间关于当地太阳时12：00对称，天空晴朗无云时，太阳辐照(DNI)值相同，由此认为PincA＝PincB。实际上这一天气条件的要求比较苛刻，而在本实施方式中考虑了轻微的云层遮挡以及大气尘埃等颗粒的散射，因此本实施方式提供的测试方法能够减小天气条件波动对测试结果的影响。
由于本测试***规模较小，在定目镜旁增设一台辐射计实时监测DNI的变化，最后对辐射计的测量数据进行积分时间平均，得到实际太阳辐射平均DNI值。将得到的平均DNI值与按照所在地纬度对应的天文数据计算所得的辐射值DNI0值之比即，
其中，小于1。
在理想天气条件下，特定时间段熔吸热器5受热面5a的理想辐射功率为Pinc，通过测量实际DNI并调节辐射控制圆盘3a与熔盐吸热器5受热面5a之间的距离d或者其与受热面5a所在平面之间的夹角A，使得入射到熔盐吸热器5受热面5a上的功率变为
根据太阳辐射关于当地太阳时12：00的对称性，选择两个关于12：00对称的时间段进行测试。例如：
组A：11：40-12：00，此时调节辐射控制圆盘3a与熔盐吸热器5受热面5a的距离d为a”，入射功率为：
组B：12：00-12：20，此时调节辐射控制圆盘3a与熔盐吸热器5受热面5a的距离d为b”，入射功率为：
其余步骤与第二实施方式的步骤完全相同。
最后，得到如下关系：
相同地，在熔盐吸热器5流入口5b和流出口5c的温度及外界条件不变时，不论工质的质量流量如何变化，熔盐吸热器5表面的温度分布与熔盐吸热器5接收的辐射功率大小无关，因此总热损失功率不变。因此有：
Plos，A＝Plos，B＝Plos
于是可以得到：
因此，
从而得到：
可以分别求出四个时间段的效率ηA、ηB，进而总体效率可以取其算术平均值：
得出在考虑到DNI变化的情况下熔盐吸热器5的热效率。
实施方式五
本实用新型的第四实施方式提供了一种熔盐吸热器热效率测试方法，本实施方式是对第二、第三及第四实施方式中任一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于，在前述第二、第三、第四任意一种测试方案中，除了前述必要的测试步骤之外，在整个测试过程中，还可以调节风机的工作状态，改变熔盐吸热器5附近的空气流速。并且，考虑到季节变化，风机所送出的风还可以经温度调节器进行加热或冷却处理，以此来模拟不同季节对应的天气条件，从而得到不同外界环境条件下的吸热器热效率。
具体的计算步骤与第二实施方式的计算步骤相同。
本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
Claims (7)
1.一种熔盐吸热器热效率测试***，用于对塔式太阳能光热发电熔盐吸热器热效率进行测试，其特征在于，包括：光路***、热回路***以及测量***；
所述热回路***包括接收塔，用于对所述光路***中的能量进行转化；
所述接收塔设置有接收窗，在所述接收窗处设置有熔盐吸热器，所述接收窗的形状与所述熔盐吸热器的受热面形状对应；
所述热回路***还包括熔盐泵，所述熔盐泵与所述熔盐吸热器通过管路连接，能够调节所述热回路***内的熔盐工质的流量；
所述光路***包括光照控制器、定日镜场和反射镜；
所述接收塔设置在所述定日镜场和所述反射镜之间，所述定日镜场将光线反射至所述反射镜上；所述反射镜用于将光线反射至所述接收窗处，在所述反射镜和所述接收塔之间设置所述光照控制器，能够调节所述熔盐吸热器的受热面上的辐射功率；
所述测量***包括用于测量所述热回路***以及所述光路***的热效率的装置以及外接设备。
2.根据权利要求1所述的熔盐吸热器热效率测试***，其特征在于，所述反射镜包括二次抛物面反射镜，所述光照控制器和所述接收窗沿着所述二次抛物面反射镜的光轴的方向设置；所述光照控制器包括辐射控制圆盘，并且所述辐射控制圆盘能够在所述接收窗和所述二次抛物面反射镜之间沿着所述二次抛物面反射镜的所述光轴的方向移动，且所述辐射控制圆盘和所述接收窗分别设置在所述二次抛物面反射镜的焦点的两侧。
3.根据权利要求2所述的熔盐吸热器热效率测试***，其特征在于，所述辐射控制圆盘通过平行于所述接收塔的转轴进行安装并能够绕所述转轴进行转动。
4.根据权利要求2或3所述的熔盐吸热器热效率测试***，其特征在于，所述辐射控制圆盘设置有循环冷却水通道以及冷却水入口和冷却水出口。
5.根据权利要求1所述的熔盐吸热器热效率测试***，其特征在于，在所述接收窗的边缘处设置有光线约束挡板，用于对接收窗上的光线进行反射。
6.根据权利要求1-3或5中任意一项所述的熔盐吸热器热效率测试***，其特征在于，所述接收窗的边缘设置有风道，在所述接收塔内设置与所述风道连通的风机。
7.根据权利要求2所述的熔盐吸热器热效率测试***，其特征在于，在所述熔盐吸热器的不接收所述二次抛物面反射镜反射的光照的一面还设置有保温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821585222.4U CN208859925U (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 熔盐吸热器热效率测试*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821585222.4U CN208859925U (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 熔盐吸热器热效率测试*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208859925U true CN208859925U (zh) | 2019-05-14 |
Family
ID=66419559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201821585222.4U Withdrawn - After Issue CN208859925U (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 熔盐吸热器热效率测试*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208859925U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110953736A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 浙江大学 | 熔盐吸热器热效率测试***及测试方法 |
| CN115218498A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-21 | 中国科学院电工研究所 | 一种以熔盐为传热介质的集热器测试*** |
-
2018
- 2018-09-27 CN CN201821585222.4U patent/CN208859925U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110953736A (zh) * | 2018-09-27 | 2020-04-03 | 浙江大学 | 熔盐吸热器热效率测试***及测试方法 |
| CN110953736B (zh) * | 2018-09-27 | 2024-05-07 | 浙江大学 | 熔盐吸热器热效率测试***及测试方法 |
| CN115218498A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-21 | 中国科学院电工研究所 | 一种以熔盐为传热介质的集热器测试*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Reddy et al. | Experimental investigation of porous disc enhanced receiver for solar parabolic trough collector | |
| Souliotis et al. | Heat retaining integrated collector storage solar water heater with asymmetric CPC reflector | |
| Zhu et al. | Design and experimental investigation of a stretched parabolic linear Fresnel reflector collecting system | |
| Senthil et al. | Effect of non-uniform temperature distribution on surface absorption receiver in parabolic dish solar concentrator | |
| Senthil et al. | Effect of the phase change material in a solar receiver on thermal performance of parabolic dish collector | |
| Xia et al. | Analyzing thermal properties of solar evacuated tube arrays coupled with mini-compound parabolic concentrator | |
| Avargani et al. | An open-aperture partially-evacuated receiver for more uniform reflected solar flux in circular-trough reflectors: Comparative performance in air heating applications | |
| CN208859925U (zh) | 熔盐吸热器热效率测试*** | |
| Thirunavukkarasu et al. | An experimental study on energy and exergy performance of a cavity receiver for solar parabolic dish concentrator | |
| Ustaoglu et al. | Truncation effects in an evacuated compound parabolic and involute concentrator with experimental and analytical investigations | |
| CN110953736B (zh) | 熔盐吸热器热效率测试***及测试方法 | |
| Yang et al. | Optical and thermal performance analysis of a micro parabolic trough collector for building integration | |
| Chen et al. | Experiment and dynamic simulation of a solar tower collector system for power generation | |
| Yuan et al. | Experimental and analytical optical-thermal performance of evacuated cylindrical tube receiver for solar dish collector | |
| Wang et al. | An on-site test method for thermal and optical performances of parabolic-trough loop for utility-scale concentrating solar power plant | |
| Noghrehabadi et al. | An experimental study of the thermal performance of the square and rhombic solar collectors | |
| Ramsey et al. | Experimental evaluation of a cylindrical parabolic solar collector | |
| Hassan et al. | Grid search-based geometric optimization of a trapezoid-shaped solar receiver | |
| Arasu et al. | Performance Characteristics of ParabolicTrough Solar Collector System forHot Water Generation | |
| Sharma et al. | Flux augmentation and temperature enhancement through secondary parabolic concentrator and air recirculation for a central receiver tower system | |
| Mokhtari et al. | Thermal and optical study of parabolic trough collectors of shiraz solar power plant | |
| Krueger et al. | Operational performance of the university of Minnesota 45kWe high-flux solar simulator | |
| Gledhill et al. | Secondary reflectors tested at high temperatures and high radiation intensities | |
| Widyolar et al. | Compound parabolic concentrator for pentagon shape absorber | |
| Sullivan et al. | Design and test validation of a novel low-cost quartz window for reducing heat losses in concentrating solar power applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190514 Effective date of abandoning: 20240507 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20190514 Effective date of abandoning: 20240507 |