一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置。该装置通过设置有吸热腔和采光口的热沉材料部件吸收太阳能，并通过热沉材料部件在一段时间内温度的变化计算热沉材料部件在该时间段内吸收的热量，进而计算采光口单位面积、单位时间内所吸收的太阳能的热量，即太阳能的热流密度。
【专利说明】一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能应用领域，更具体的说是涉及一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置。
【背景技术】
[0002]目前，在能源枯竭及环境污染的双重压力下，人们的社会生活受到了严重的挑战。人们不得不倾其所有来寻找新的可再生能源，风能，太阳能，生物质能，随之便被陆续规模性开发。其中，太阳能因其储量无限性、分布普遍性、利用清洁性及经济性等特征被普遍看好、得到世界各国的普遍重视，成为代替常规能源的新能源之一。
[0003]目前，各国科学家已经在太阳能热应用的各种领域展开了深入研究，太阳能原油加热，太阳能中高温熔炉，太阳能灶，太阳能热发电等多种方式，目前各种太阳能热发电已经初具规模。
[0004]如何有效利用太阳能，提高太阳能的利用率成为人们亟需解决的一个问题。为此，本领域的技术人员通过将太阳能聚焦，并利用吸热器将太阳能转换为热能，从而有效的利用太阳能。
[0005]然而，由于聚焦型太阳能的热流密度的不确定性，因而在利用吸热器在将太阳能转换为热能时，常常因为聚焦型太阳能的热流密度过高造成吸热器烧毁。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置，以检测聚焦型太阳能的热流密度。
[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0008]一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置，包括:
[0009]至少一个吸收聚焦型太阳能的热沉材料部件，其一端设置有包含采光口的吸热腔；
[0010]与所述热沉材料部件的另一端相连，用于测量该端的温度的温度传感器；
[0011]与所述温度传感器相连，根据所述温度传感器测量的温度、预先获取的所述热沉材料部件的结构参数和材质参数，计算所述热沉材料部件在预设时间内采集到的太阳能热量，进而根据所述采光口的面积计算太阳能的热流密度的处理器。
[0012]优选的，所述热沉材料部件的外围包裹有一层绝热材料。
[0013]优选的，所述吸热腔的内壁为黑色且表面粗糙，易于吸热。
[0014]优选的，所述装置还包括:固定所述热沉材料部件的外壳；
[0015]其中所述外壳包括:上盖板、下盖板、侧冷却槽和间隔板；
[0016]其中所述侧冷却槽和所述间隔板上设置有与所述热沉材料部件大小相匹配的通孔；
[0017]所述热沉材料部件的设置有吸热腔的一端与所述侧冷却槽上的所述通孔相连，所述热沉材料部件的另一端与所述间隔板的所述通孔相连。
[0018]优选的，所述侧冷却槽上设置有出水口和进水口。
[0019]优选的，所述吸热腔和所述侧冷却槽上通孔之间设置有绝热保护套。
[0020]优选的，所述采光口的面积远小于所述吸热腔的内表面积。
[0021]优选的，所述热沉材料部件的截面直径远小于所述热沉材料部件的长度。
[0022]优选的，所述装置还包括:与所述处理器相连，显示所述处理器的处理结果的显示器。
[0023]优选的，所述装置还包括:与所述处理器相连，向所述处理器输入所述热沉材料部件的结构参数和材质参数的参数设定单元。
[0024]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置。该装置通过设置有吸热腔和采光口的热沉材料部件吸收太阳能，并通过热沉材料部件在一段时间内温度的变化计算热沉材料部件在该时间段内吸收的热量，进而计算采光口单位面积、单位时间内所吸收的太阳能的热量，即太阳能的热流密度。这样，操作人员可根据聚焦型太阳能的热流密度选择相应的吸热器，从而避免了吸热器不会因太阳光的高热流密度而烧毁。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1示出了本发明一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置的一个实施例的结构示意图；
[0027]图2示出了本发明一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置的另一个实施例的结构示意图；
[0028]图3示出了本发明一种的侧冷却槽剖面结构示意图；
[0029]图4示出了本发明一种热沉材料部件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]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，都属于本发明保护的范围。
[0031]热流密度，也称热通量，是指单位时间内，通过物体单位横截面积上的热量。通常采用热流密度作为衡量太阳能能量的物理量。
[0032]参见图1示出了本发明一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置的一个实施例的结构示意图。
[0033]在本实施例中，该热流密度检测装置包括:一端设置有采光口 I和吸热腔2的热沉材料部件3、与热沉材料部件3的另一端相连的温度传感器4以及与温度传感器4相连的处理器5。
[0034]其中，该热沉材料部件I主要由热导系数高、比热容大、熔点高的材料组成，因而当热沉材料部件受到太阳能照射时，能很快将太阳能的热量传递至温度传感器，减少了热沉材料部件与外界的热传递，提高了热流密度的检测精度。
[0035]当太阳光通过采光口 I进到热沉材料部件3的吸热腔2时，吸热腔2因受到太阳光的照射而温度升高。由于该热沉材料部件3的热导系数和比热容较大，因而与该热沉材料部件3末端相连的温度传感器4采集到的温度变化明显。
[0036]需要说明的是，由于温度传感器4与热沉材料部件3的末端相连，因而温度传感器4采集到的温度信号为热沉材料部件3末端的温度，并不是整个热沉材料部件3的温度值。为此，需要根据温度传感器4采集到的温度值，确定整个热沉材料部件3在预设时间段内的
温度变化。
[0037]由于热沉材料部件3在受到太阳能照射后的温度分布规律为:从首端到末端依次降低，且为均匀变化。因而处理器5可根据热沉材料部件3末端的温度、热沉材料部件的结构参数，比如:热沉材料的长度，界面直径等参数，从而得到整个热沉材料部件3的温度分布。进而，处理器5根据热沉材料部件3的材质参数，比如:热沉材料的比热容和密度，计算出整个热沉材料部件3在一段时间内吸收到的太阳能能量，从而计算采光口 I单位面积、单位时间内采集到的太阳能，即太阳能的热流密度。
[0038]需要说明的是，在实际的制作过程中，采光口 I和吸热腔2满足黑体要求，即只有太阳光摄入而没有太阳能射出。为此，在设置采光口 I和吸热腔2时，通常要求采光口 I的面积远小于吸热腔2的内表面积，比如:采光口 I与吸热腔2的直径比例为1:100。同时，为了尽快吸收太阳能，避免吸热腔2与外部进行热交换，该吸热腔2的内壁可涂刷为黑色，设置为粗糙内表面，以使照射到吸热腔2内的太阳光为漫反射，减少太阳光从采光口 I射出。
[0039]现有技术相比，本发明公开了一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置。该装置通过设置有吸热腔和采光口的热沉材料部件吸收太阳能，并通过热沉材料部件在一段时间内温度的变化计算热沉材料部件在该时间段内吸收的热量，进而计算采光口单位面积、单位时间内所吸收的太阳能的热量，即太阳能的热流密度。这样，操作人员可根据聚焦型太阳能的热流密度选择相应的吸热器，从而避免了吸热器不会因太阳光的高热流密度而烧毁。
[0040]参见图2示出了本发明一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置的另一个实施例的结构示意图。
[0041]与上一个实施例不同的是，在本实施例中，该装置可实现人机之间的互动。可选的，在本实施例中，该装置还包括:与处理器5相连，用于显示处理器5的处理结果的显示器6和向处理器5输入热沉材料部件3的结构参数和材质参数的参数设定单元7。可选的，该参数设定单元7包括:鼠标和键盘。
[0042]可选的，为了提高太阳光热流密度的检测精度，通常设置多个热沉材料部件，进而计算出热流密度的分布特征。为了达到稳定多个热沉材料部件的目的，在本实施例中，该发明还包括:用于固定热沉材料部件的外壳。
[0043]该外壳包括:上盖板8、下盖板9、侧冷却槽10和间隔板11。其中，上盖板8和下盖板9通过侧冷却槽10和间隔板11固定连接，并且在侧冷却槽10和间隔板11上设置有与热沉材料部件3的大小相匹配的通孔12。多个热沉材料部件通过该通孔12与侧冷却槽10和间隔板11固定连接。
[0044]需要说明的是，在实际的操作过程中，因侧板10会因受到太阳光的照射而温度升高，从而影响热沉材料部件3的温度，降低了太阳能热流密度检测的准确度。
[0045]参见图3示出了本发明一种的侧冷却槽剖面结构示意图，以减少侧冷却槽温度对测量结果的影响。
[0046]由图3可知，该侧冷却槽包括:设置在侧冷却槽表面的通孔12以及设置在侧冷却槽两端的进水口 13和出水口 14。冷却水通过进水口 13流经侧冷却槽的内表面，并通过出水口 14排出，从而带走侧冷却槽上的热量，达到对侧冷却槽进行降温的目的。
[0047]参见图4示出了本发明一种热沉材料部件的结构示意图。
[0048]可选的，在本实施例中，为了避免多个热沉材料部件3之间的热交换以及热沉材料部件3与外界的热交换，在实际的应用中，可在热沉材料部件的外围包裹一层绝热材料15。
[0049]可选的，在本发明的其他实施例中，该装置还包括:设置在吸热腔2和侧板10上的通孔12之间的绝热保护套16。
[0050]可选的，该热沉材料部件的结构为长条形，并且热沉材料部件的截面的当量半径远小于热沉材料部件的长度。
[0051]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0052]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种聚焦型太阳能的热流密度检测装置，其特征在于，包括: 至少一个吸收聚焦型太阳能的热沉材料部件，其一端设置有包含采光口的吸热腔； 与所述热沉材料部件的另一端相连，用于测量该端的温度的温度传感器； 与所述温度传感器相连，根据所述温度传感器测量的温度、预先获取的所述热沉材料部件的结构参数和材质参数，计算所述热沉材料部件在预设时间内采集到的太阳能热量，进而根据所述采光口的面积计算太阳能的热流密度的处理器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热沉材料部件的外围包裹有一层绝热材料。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述吸热腔的内壁为黑色且表面粗糙，易于吸热。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:固定所述热沉材料部件的外壳； 其中所述外壳包括:上盖板、下盖板、侧冷却槽和间隔板； 其中所述侧冷却槽和所述间隔板上设置有与所述热沉材料部件大小相匹配的通孔； 所述热沉材料部件的设置有吸热腔的一端与所述侧冷却槽上的所述通孔相连，所述热沉材料部件的另一端与所述间隔板的所述通孔相连。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述侧冷却槽上设置有出水口和进水口。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述吸热腔和所述侧冷却槽上通孔之间设置有绝热保护套。
7.根据权利要去I所述的装置，其特征在于，所述采光口的面积远小于所述吸热腔的内表面积。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热沉材料部件的截面直径远小于所述热沉材料部件的长度。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:与所述处理器相连，显示所述处理器的处理结果的显示器。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:与所述处理器相连，向所述处理器输入所述热沉材料部件的结构参数和材质参数的参数设定单元。
【文档编号】G01N25/20GK103630570SQ201310626831
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】党安旺, 陈婷, 谭新华, 黄敏 申请人:湘电集团有限公司