一种槽式太阳能集热系统集热效率测试平台的制作方法

1.本技术涉及太阳能聚光集热装置的性能检测技术领域，具体地，涉及一种槽式太阳能集热系统集热效率测试平台。


背景技术：

2.槽式集热器作为技术最为成熟的太阳能热利用设备之一，被广泛应用在光热电站，供应工业热水/蒸汽等领域。槽式集热器的集热效率的优劣决定了其太阳能利用效率的高低，因此需要设计专门的系统来对其集热效率进行评测。
3.目前一般槽式集热系统测试平台主要是根据测量直接辐射强度并结合回路集热面积，入射角来计算太阳投入到集热回路的能量。工质吸收的热量则通过回路进出口温度，回路工质流量计算得到。工质吸收的能量除以太阳投射到集热回路的能量即为集热回路的集热效率。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种槽式太阳能集热系统集热效率测试平台，以解决现有技术中，热力系统测试效率低的技术问题。
5.本技术实施例提供了一种槽式太阳能集热系统集热效率测试平台，包括：
6.工质储罐，用于存储工质，设置有包括：温度测点(1)、压力测点(1)和液位测点(1)，第一接口依次与截止阀(22)、截止阀(13)与放水系统连接；第二接口通过截止阀(14)与放水系统连接；第三接口通过截止阀(1)与循环泵(1)的输入端连接；第七接口与截止阀(15)连接；第八接口与安全阀(3)连接；截止阀(15)与安全阀(3)的另一端连接大气；
7.集热回路，包括依次连接的sca1、sca2、sca3和sca4四个集热单元，以及倾角测量仪；与所述工质储罐连接；
8.循环泵(1)，与所述工质储罐和集热回路连接；用于将所述工质储罐中的工质经集热回路输入端管道泵入到所述集热回路中，工质在所述集热回路中吸收热量，经集热回路输出端管道流入到工质储罐中；
9.闪蒸罐，与所述工质储罐和所述放水系统连接；
10.所述放水系统用于排出系统工质。
11.可选的，上述集热效率测试平台，所述集热回路输入端管道，依次连接循环泵(1)的输出端、止回阀(1)、主路调节阀、流量计和集热回路输入端；其中，主路调节阀和集热回路输入端之间，设置温度测点(2)，以及经截止阀(2)设置压力测点(2)；流量计上设置流量测点(1)；
12.所述集热回路输出端管道，依次连接集热回路输出端、截止阀(4)、截止阀(7)、截止阀(9)、稳压阀(3)、截止阀(22)和工质储罐第一接口；其中，集热回路输出端和截止阀(4)之间，设置温度测点(3)，以及经截止阀(3)设置压力测点(3)；截止阀(5)与安全阀(1)串联后，与截止阀(4)并联，截止阀(5)与安全阀(1)之间还通过支路连接有截止阀(6)；截止阀
(6)的另一端连接大气。
13.可选的，上述集热效率测试平台，还包括：工质注入系统，用于根据预设条件注入不同的工质，其中，所述工质包括水或导热油或高温熔盐；工质储罐还设置有第六接口，所述第六接口通过截止阀(16)与所述工质注入系统连接。
14.可选的，上述集热效率测试平台，还包括：旁路调节阀，用于调节所述集热回路的流量和压力；所述工质储罐第四接口与旁路调节阀连接后，作为支路连接于所述止回阀(1)与主路调节阀之间；
15.电加热系统，当工质为导热油或高温熔盐时，配置所述电加热系统来防止工质储罐内工质凝固。
16.可选的，上述集热效率测试平台，还包括：氮气稳压系统，当工质为水或导热油时，氮气稳压系统一端通过所述截止阀17与所述工质储罐第五接口连接，用于维持工质储罐中的压力防止工质发生气化；氮气稳压系统另一端通过截止阀23作为支路连接于截止阀7和截止阀9之间。
17.可选的，上述集热效率测试平台，还包括：冷却水换热单元，包括截止阀18至截止阀21、换热器和冷却水系统；
18.其中，截止阀20、换热器高温侧、截止阀21串联后，与截止阀22并联；截止阀18、冷却水系统和截止阀19串联后，与换热器低温侧并联；在高温侧，当截止阀22关闭时，高温工质通过所述截止阀20进入换热器高温侧输入端，工质被冷却后从换热器高温侧输出端通过所述截止阀21流入工质储罐；在低温侧，低温水从所述截止阀18流入所述换热器低温侧输入端，从所述截止阀19流出所述换热器低温侧输出端。
19.可选的，上述集热效率测试平台，还包括：闪蒸罐，当工质为水时，工质通过所述截止阀8和稳压阀1进入所述闪蒸罐，闪蒸的蒸汽通过所述稳压阀2排出系统，饱和水通过所述循环泵2泵入工质储罐；闪蒸罐用来验证集热回路在产生蒸汽时系统的稳定及可靠性；
20.闪蒸罐，设置有温度测点4、压力测点4和液位测点2；还包括第九接口至第十三接口；
21.其中，第九接口与安全阀2连接；安全阀2的另一端连接大气；
22.第十接口依次连接稳压阀2和消音器；
23.第十一接口依次通过稳压阀1和截止阀8，作为支路连接于截止阀7和截止阀9之间；
24.第十二接口依次通过截止阀11、循环泵2、止回阀2和截止阀12，作为支路连接于截止阀13与截止阀22之间；
25.第十三接口，通过截止阀10连接至放水系统。
26.可选的，上述集热效率测试平台，还包括：报警系统，当工质为水或导热油、且温度大于预设阈值的情况下，发出报警信息；
27.显示系统，实时或周期性显示所述集热效率测试平台各处温度信息；
28.气象数据测量平台，用于测量至少以下参数之一：太阳直射强度、环境温度、风速、风向。
29.可选的，上述的集热效率测试平台，当工质为高温熔盐时，所述集热效率测试平台通过以下方式测量集热回路的集热效率：
30.关闭截止阀8、12、13、14、17、20、21和23；
31.开启截止阀15和截止阀16；
32.工质通过工质注入系统注入到工质储罐，并开启电加热系统，防止工质凝固；工质注入完毕后关闭截止阀15和截止阀16；
33.开启主路调节阀，截止阀1、2、3、4、5、6、7、9、22和稳压阀3；
34.开启循环泵1，待回路建立起循环后，关闭截止阀5和6；
35.开启旁路调节阀，通过调节循环泵1的频率，主路和旁路调节阀的开度来未出回路入口流量的稳定；
36.获得集热回路的集热效率η：
[0037][0038]
其中，g为回路质量流量；h
out
为集热回路输出端工质出口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；h
in
为集热回路输入端工质入口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；a为回路有效集热面积；dni为太阳直射强度；θ为太阳入射角；p
out
为集热回路输出端压力测点3压力；p
in
为集热回路输入端压力测点2压力；t
in
为集热输入端温度测点2工质温度；t
out
为集热输出端温度测点3工质温度；
[0039]
若需进行测量不同入口温度时集热器的集热效率，需要开启冷却水系统，开启截止阀18、19、20、21，关闭阀门22。
[0040]
可选的，上述集热效率测试平台，当工质为水或导热油时，所述集热效率测试平台通过以下方式测量集热回路的集热效率：
[0041]
开启氮气稳压系统；
[0042]
关闭截止阀8、12、13、14、17、20、21和23；
[0043]
开启截止阀15和截止阀16；
[0044]
工质通过工质注入系统注入到工质储罐，当工质为导热油时开启电加热系统防止工质凝固；工质注入完毕后关闭截止阀15和截止阀16，开启截止阀17和氮气稳压系统；
[0045]
开启主路调节阀，截止阀1、2、3、4、5、6、7、9、22和稳压阀3；
[0046]
开启循环泵1，待回路建立起循环后，关闭截止阀5和6；
[0047]
开启旁路调节阀，通过调节循环泵1的频率，主路和旁路调节阀的开度来未出回路入口流量的稳定；
[0048]
获得集热回路的集热效率η：
[0049][0050]
其中，g为回路质量流量；h
out
为集热回路输出端工质出口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；h
in
为集热回路输入端工质入口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；a为回路有效集热面积；dni为太阳直射强度；θ为太阳入射角；p
out
为集热回路输出端压力测点3压力；p
in
为集热回路输入端压力测点2压力；t
in
为集热输入端温度测点2工质温度；t
out
为集热输出端温度测点3工质温度；
[0051]
若需进行测量不同入口温度时集热器的集热效率，需要开启冷却水系统，开启截止阀18、19、20、21，关闭阀门22。
[0052]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0053]
在本发明实施例包括工质储罐、循环泵、集热回路、截止阀、调节阀、稳压阀、安全阀、温度测点、压力测点和液位测点；其中，工质储罐上设置温度测点、压力测点和液位测点；循环泵，用于将工质储罐中的工质泵入到集热回路中，工质在集热回路中吸收热量，通过稳压阀流入到工质储罐中；集热回路上安装有截止阀、调节阀以及安全阀。本发明通过设置氮气稳压系统、电加热系统可以实现不同工质的集热器换热效率的测试，通过设置电加热系统，可以对以熔盐为工作介质的集热器的集热效率进行测试；通过设置氮气稳压系统，可以对以导热油或水为工作介质的集热器的集热效率进行测试；通过设置冷却系统，可以确保集热回路入口温度的稳定，可以更加准确测量集热器的集热效率。本发明可以对以水、导热油和高温熔盐为工质的槽式集热系统的集热效率进行评估，解决了现有技术中，热力系统测试效率低的技术问题。
附图说明
[0054]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0055]
图1是根据本发明实施例的一种可选的槽式太阳能集热系统集热效率测试平台系统图。
具体实施方式
[0056]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0057]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一序列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0058]
在本实施例中还提供了一种槽式太阳能集热系统集热效率测试平台，如图1所示，包括：工质储罐、循环泵1、集热回路和放水系统。具体说明如下。
[0059]
工质储罐，设置有温度测点1、压力测点1和液位测点1；还包括第一接口至第八接口，见图1中工质储罐上的1～8标识分别为第一接口至第八接口。
[0060]
其中，第一接口依次与截止阀22、截止阀13与放水系统连接；第二接口通过截止阀14与放水系统连接；第三接口通过截止阀1与循环泵1的输入端连接；第七接口与截止阀15连接；第八接口与安全阀3连接；截止阀15与安全阀3的另一端连接大气。
[0061]
循环泵1，用于将所述工质储罐中的工质经集热回路输入端管道泵入到所述集热
回路中，工质在所述集热回路中吸收热量，经集热回路输出端管道流入到工质储罐中。
[0062]
集热回路连接安装有截止阀、调节阀以及安全阀，即通过集热效率测试平台上的不同回路的设置快速实现不同工质的热力测试，解决了现有技术中，热力系统测试效率低的技术问题。所述集热回路具体设置包括以下方式。
[0063]
所述集热回路包括依次连接的sca1、sca2、sca3和sca4四个集热单元，以及倾角测量仪。
[0064]
所述集热回路输入端管道，依次连接循环泵1的输出端、止回阀1、主路调节阀、流量计和集热回路输入端。其中，主路调节阀和集热回路输入端之间，设置温度测点2，以及经截止阀2设置压力测点2；流量计上设置流量测点1。
[0065]
所述集热回路输出端管道，依次连接集热回路输出端、截止阀4、截止阀7、截止阀9、稳压阀3、截止阀22和工质储罐第一接口。其中，集热回路输出端和截止阀4之间，设置温度测点3，以及经截止阀3设置压力测点3；截止阀5与安全阀1串联后，与截止阀4并联，截止阀5与安全阀1之间还通过支路连接有截止阀6；截止阀6的另一端连接大气。
[0066]
所述放水系统用于排出系统工质。
[0067]
较佳地，上述集热效率测试平台，还可以包括：工质注入系统，用于根据预设条件注入不同的工质，其中，所述工质包括水或导热油或高温熔盐；工质储罐第六接口通过截止阀16与工质注入系统连接；
[0068]
较佳地，上述集热效率测试平台，还可以包括：旁路调节阀，用于调节所述集热回路的流量和压力；所述工质储罐第四接口与旁路调节阀连接后，作为支路连接于所述止回阀1与主路调节阀之间。
[0069]
较佳地，上述集热效率测试平台，还可以包括：电加热系统，当工质为导热油或高温熔盐时，配置所述电加热系统来防止工质储罐内工质凝固。
[0070]
较佳地，上述集热效率测试平台，还可以包括：氮气稳压系统，当工质为水或导热油时，氮气稳压系统一端通过所述截止阀17与所述工质储罐第五接口连接，用于维持工质储罐中的压力防止工质发生气化；氮气稳压系统另一端通过截止阀23作为支路连接于截止阀7和截止阀9之间。
[0071]
较佳地，上述集热效率测试平台，还可以包括：冷却水换热单元；
[0072]
所述冷却水换热单元包括截止阀18至截止阀21、换热器和冷却水系统。其中，截止阀20、换热器高温侧、截止阀21串联后，与截止阀22并联；截止阀18、冷却水系统和截止阀19串联后，与换热器低温侧并联；在高温侧，当截止阀22关闭时，高温工质通过所述截止阀20进入换热器高温侧输入端，工质被冷却后从换热器高温侧输出端通过所述截止阀21流入工质储罐；在低温侧，低温水从所述截止阀18流入所述换热器低温侧输入端，从所述截止阀19流出所述换热器低温侧输出端。
[0073]
较佳地，上述集热效率测试平台，还可以包括：闪蒸罐，当工质为水时，工质通过所述截止阀8和稳压阀1进入所述闪蒸罐，闪蒸的蒸汽通过所述稳压阀2排出系统，饱和水通过所述循环泵2泵入工质储罐。闪蒸罐用来验证集热回路在产生蒸汽时系统的稳定及可靠性。
[0074]
闪蒸罐，设置有温度测点4、压力测点4和液位测点2；还包括第九接口至第十三接口，见图1中闪蒸罐上的9～13标识分别为第九接口至第十三接口。
[0075]
其中，第九接口与安全阀2连接；安全阀2的另一端连接大气。
[0076]
第十接口依次连接稳压阀2和消音器。
[0077]
第十一接口依次通过稳压阀1和截止阀8，作为支路连接于截止阀7和截止阀9之间。
[0078]
第十二接口依次通过截止阀11、循环泵2、止回阀2和截止阀12，作为支路连接于截止阀13与截止阀22之间。
[0079]
第十三接口，通过截止阀10连接至放水系统。
[0080]
较佳地，上述的集热效率测试平台，还可以包括：报警系统，当工质为水或导热油、且温度大于预设阈值的情况下，发出报警信息。
[0081]
较佳地，上述集热效率测试平台，还包括：显示系统，实时或周期性显示所述集热效率测试平台各处温度信息。
[0082]
较佳地，上述集热效率测试平台，还可以包括：气象数据测量平台，用于测量至少以下参数之一：太阳直射强度、环境温度、风速、风向。
[0083]
可选的，当工质为高温熔盐时，上述集热效率测试平台通过以下方式测量集热回路的集热效率η。
[0084]
关闭截止阀8、12、13、14、17、20、21和23。开启截止阀15和截止阀16；
[0085]
工质通过工质注入系统注入到工质储罐，并开启电加热系统，防止工质凝固。工质注入完毕后关闭截止阀15和截止阀16。
[0086]
开启主路调节阀，截止阀1、2、3、4、5、6、7、9、22和稳压阀3。开启循环泵1，待回路建立起循环后，关闭截止阀5和6。
[0087]
开启旁路调节阀，通过调节循环泵1的频率，主路和旁路调节阀的开度来未出回路入口流量的稳定。
[0088]
回路逐日集热，记录回路入口压力p，工质进口温度t
in
，工质出口温度t
out
，回路质量流量g，太阳直射强度dni，太阳入射角θ，则回路的集热效率η为：
[0089][0090]
其中，g为回路质量流量；h
out
为集热回路输出端工质出口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；h
in
为集热回路输入端工质入口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；a为回路有效集热面积；dni为太阳直射强度；θ为太阳入射角；p
out
为集热回路输出端压力测点3压力；p
in
为集热回路输入端压力测点2压力；t
in
为集热输入端温度测点2工质温度；t
out
为集热输出端温度测点3工质温度。
[0091]
若需进行测量不同入口温度时集热器的集热效率，需要开启冷却水系统，开启截止阀18、19、20、21，关闭阀门22。
[0092]
可选的，当工质为水或导热油时，上述集热效率测试平台通过以下方式测量集热回路的集热效率η。
[0093]
由于水和导热油在高温时易发生气化，因此需要开启氮气稳压系统。
[0094]
当工质为导热油时需要开启电加热系统防止工质凝固。
[0095]
关闭截止阀8、12、13、14、17、20、21和23。
[0096]
开启截止阀15和截止阀16。
[0097]
工质通过工质注入系统注入到工质储罐，并开启电加热系统，防止工质凝固。工质
注入完毕后关闭截止阀15和截止阀16，开启截止阀17和氮气稳压系统。
[0098]
开启主路调节阀，截止阀1、2、3、4、5、6、7、9、22和稳压阀3。
[0099]
开启循环泵1，待回路建立起循环后，关闭截止阀5和6。
[0100]
开启旁路调节阀，通过调节循环泵1的频率，主路和旁路调节阀的开度来未出回路入口流量的稳定。
[0101]
回路逐日集热，记录回路入口压力p，工质进口温度t
in
，工质出口温度t
out
，回路质量流量g，太阳直射强度dni，太阳入射角θ，则回路的集热效率η为：
[0102][0103]
其中，g为回路质量流量；h
out
为集热回路输出端工质出口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；h
in
为集热回路输入端工质入口焓值，是工质压力和温度的函数，可以查询工质物性表得到；a为回路有效集热面积；dni为太阳直射强度；θ为太阳入射角；p
out
为集热回路输出端压力测点3压力；p
in
为集热回路输入端压力测点2压力；t
in
为集热输入端温度测点2工质温度；t
out
为集热输出端温度测点3工质温度。
[0104]
若需进行测量不同入口温度时集热器的集热效率，需要开启冷却水系统，开启截止阀18、19、20、21，关闭阀门22。
[0105]
上述实施例中，质量流量单位为kg/s，焓值单位为kj/kg，面积单位为m2，dni单位为w/m2，角的单位为rad。
[0106]
通过本技术提供的实施例，通过该测试平台可以对以水，导热油和高温熔盐为工质的槽式集热系统的集热效率进行评估。可以为槽式集热系统的验收和技术优化提供支持。
[0107]
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
[0108]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0109]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。