槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法，属于太阳能集热器技术领域。
【背景技术】
[0002]槽式太阳能集热器是目前商业化程度最高的线聚焦型太阳能集热器。槽式太阳能集热器利用高反射率的槽式聚光器将太阳辐射能聚焦到真空集热管的外表面。槽式太阳能集热器反射面一般是由多块弧形镜面拼接而成的一槽式抛物面。同时，真空集热管位于抛物面上方，轴线与抛物面的焦点重合，采用钢架结构与槽式聚光器的旋转轴固定。目前槽式太阳能集热器真空集热管中的金属管表面光照辐射强度主要是通过计算机软件模拟仿真得到的数值。而在槽式太阳能集热器的实际运行过程中，难以直接测量得到金属管表面的光照辐射强度，而太阳光经过聚焦后照射在真空集热管下方，光线透过玻璃管再照射在金属管下方，会造成金属管下方局部过热，导致金属管弯曲变形甚至破坏。鉴于以上原因，需要一种能够在真实环境中实时测量与反馈槽式太阳能真空集热管中金属管表面光照辐射强度的装置。
【发明内容】
[0003]为了克服现有计算机仿真模拟技术的不足，本发明提供了一种槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置及方法，能够实时测量与反馈槽式太阳能真空集热管中金属管表面光照辐射强度，将金属管表面的光照辐射强度以数字方式输出显示，以便实验人员与计算机模拟仿真结果作对比，对仿真结果作进一步优化。
[0004]本发明为实现上述目的，采用如下技术方案:
[0005]槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置，包括槽式聚光器、真空集热管、光照辐射强度测量模块、制冷风扇和数显装置；其中，所述槽式聚光器是由多块弧形镜面拼接而成的槽式抛物面，所述真空集热管位于槽式聚光器的上方，并且所述真空集热管的轴线与槽式抛物面的焦点重合，所述真空集热管采用钢架结构与槽式聚光器的旋转轴固定;
[0006]在槽式太阳能集热器两边的边缘位置对称安装钢架，钢架上端设金属圈且与真空集热管同轴心，在钢架上对称安装光照辐射强度测量模块；所述光照辐射强度测量模块由窄光伏电池条，金属管，耐高温塑料管和小风扇构成，且所述光照辐射强度测量模块的轴线与真空集热管同轴，其中，玻璃管内设耐高温塑料管，在耐高温塑料管的外表面涂覆一层绝缘层，在耐高温塑料管的外表面周向均匀贴附N条窄光伏电池条；所述每条窄光伏电池条的输出均连接一个数显装置。
[0007]前述的耐高温塑料管的末端安装小风扇。
[0008]前述的光照辐射强度测量模块末端边缘同轴安装制冷风扇，制冷风扇由驱动电机驱动。
[0009]前述的安装在光照辐射强度测量模块内的N条窄光伏电池条具有相同的物理化学特性，N的大小取决于测量精度的要求。
[0010]槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置的测量方法，包括以下步骤:
[0011](I)槽式太阳能集热器利用槽式聚光器将太阳光线聚焦到的真空集热管的表面上，在太阳东升西落的过程中，在槽式聚光器的边缘会产生边缘光线；
[0012](2)边缘光线经过反射进入光照辐射强度测量模块，首先透过玻璃管，再照射到玻璃管内的塑料管外表面的N条窄光伏电池条上，在每条窄光伏电池条上均产生电势差，SP窄光伏电池条将边缘光线的太阳辐射能转换为电信号，并通过数显装置显示；
[0013](3)通过对比塑料管周向不同位置上窄光伏电池条的电信号从而获得真空集热管中金属管表面不同位置的光照辐射强度；
[0014](4)同时，光照福射强度测量模块中的窄光伏电池条产生的电量驱动该光照福射强度测量模块末端边缘的制冷风扇旋转从而给该光照辐射强度测量模块制冷；
[0015](5)制冷风扇产生的风带动光照辐射强度测量模块塑料管末端的小风扇同轴转动，从而带动窄光伏电池条组缓慢转动。
[0016]与现有技术相比，本发明的创新点有以下几点:1.充分合理地利用了槽式太阳能集热器产生的边缘光线，利用边缘光线的光强照射在窄光伏电池条上产生电能；2.将金属管表面周向的光照辐射强度转换成电信号；3.本发明结构紧凑，不需要额外安装大量支架，能够以数字显示实时测量金属管表面光照辐射强度；4.充分利用光伏电池条产生的电量驱动制冷风扇旋转给光照辐射强度测量模块制冷并带动光照辐射强度测量模块的塑料管缓慢转动，防止光伏电池条被烧毁。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置结构图；
[0018]图2为本发明的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置光路图；
[0019]图3为本发明的槽式太阳能集热管中金属管表面辐射强度测量装置俯视图；
[0020]图4为本发明的光照辐射强度测量模块截面图以及冷却风的流动路线图；
[0021]图5为本发明的光照福射强度测量模块内窄光伏电池条的分布图。
[0022]图中:1.槽式聚光器，2.真空集热管，3.光照辐射强度测量模块，4.制冷风扇，
5.数显装置，6.驱动电机，7.窄光伏电池条，8.绝缘层，9.塑料管，10.玻璃管，11.小风扇，12.边缘光线，13.可被真空集热管接收的太阳光线。
【具体实施方式】
[0023]现结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0024]如图1和图3所示，本发明的光照辐射强度测量装置主要包括槽式聚光器1、真空集热管2、光照辐射强度测量模块3、制冷风扇4和数显装置5。其中，
[0025]槽式聚光器I是由多块弧形镜面拼接而成的槽式抛物面，真空集热管2位于槽式聚光器I的上方，并且真空集热管2的轴线与槽式抛物面的焦点重合，真空集热管2 —般采用钢架结构与槽式聚光器I的旋转轴固定。
[0026]在槽式太阳能集热器两边的边缘位置对称安装一钢架，该钢架上端的金属圈与真空集热管2同轴心，并在该钢架上安装光照辐射强度测量模块3。
[0027]如图3、图4和图5所示，光照辐射强度测量模块3由真空集热管改造而来，有2个，对称地安装在真空集热管2两端的延伸部位，光照辐射强度测量模块3由窄光伏电池条7，塑料管9，玻璃管10和小风扇11构成，光照辐射强度测量模块3的轴线与真空集热管2同轴。其中，玻璃管10内设塑料管9，在塑料管9的外表面涂覆一层绝缘层8，在塑料管9的外表面周向均勾贴附N条窄光伏电池条，塑料管9的末端安装小风扇11。本发明的光照福射强度测量模块是将真空集热管中的金属管用耐高温的塑料管代替以减轻重量。安装在光照辐射强度测量模块3内的N条窄光伏电池条7具有相同的物理化学特性，N的大小取决于测量精度的要求，测量精度要求越高，N的取值越大，如在本发明的具体实施例中取N =
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[0028]每条窄光