一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置製造方法
2023-05-31 12:56:46 2
一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置。該裝置通過設置有吸熱腔和採光口的熱沉材料部件吸收太陽能，並通過熱沉材料部件在一段時間內溫度的變化計算熱沉材料部件在該時間段內吸收的熱量，進而計算採光口單位面積、單位時間內所吸收的太陽能的熱量，即太陽能的熱流密度。
【專利說明】一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能應用領域，更具體的說是涉及一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置。
【背景技術】
[0002]目前，在能源枯竭及環境汙染的雙重壓力下，人們的社會生活受到了嚴重的挑戰。人們不得不傾其所有來尋找新的可再生能源，風能，太陽能，生物質能，隨之便被陸續規模性開發。其中，太陽能因其儲量無限性、分布普遍性、利用清潔性及經濟性等特徵被普遍看好、得到世界各國的普遍重視，成為代替常規能源的新能源之一。
[0003]目前，各國科學家已經在太陽能熱應用的各種領域展開了深入研究，太陽能原油加熱，太陽能中高溫熔爐，太陽能灶，太陽能熱發電等多種方式，目前各種太陽能熱發電已經初具規模。
[0004]如何有效利用太陽能，提高太陽能的利用率成為人們亟需解決的一個問題。為此，本領域的技術人員通過將太陽能聚焦，並利用吸熱器將太陽能轉換為熱能，從而有效的利用太陽能。
[0005]然而，由於聚焦型太陽能的熱流密度的不確定性，因而在利用吸熱器在將太陽能轉換為熱能時，常常因為聚焦型太陽能的熱流密度過高造成吸熱器燒毀。
【發明內容】
[0006]有鑑於此，本發明提供一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置，以檢測聚焦型太陽能的熱流密度。
[0007]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0008]一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置，包括:
[0009]至少一個吸收聚焦型太陽能的熱沉材料部件，其一端設置有包含採光口的吸熱腔；
[0010]與所述熱沉材料部件的另一端相連，用於測量該端的溫度的溫度傳感器；
[0011]與所述溫度傳感器相連，根據所述溫度傳感器測量的溫度、預先獲取的所述熱沉材料部件的結構參數和材質參數，計算所述熱沉材料部件在預設時間內採集到的太陽能熱量，進而根據所述採光口的面積計算太陽能的熱流密度的處理器。
[0012]優選的，所述熱沉材料部件的外圍包裹有一層絕熱材料。
[0013]優選的，所述吸熱腔的內壁為黑色且表面粗糙，易於吸熱。
[0014]優選的，所述裝置還包括:固定所述熱沉材料部件的外殼；
[0015]其中所述外殼包括:上蓋板、下蓋板、側冷卻槽和間隔板；
[0016]其中所述側冷卻槽和所述間隔板上設置有與所述熱沉材料部件大小相匹配的通孔；
[0017]所述熱沉材料部件的設置有吸熱腔的一端與所述側冷卻槽上的所述通孔相連，所述熱沉材料部件的另一端與所述間隔板的所述通孔相連。
[0018]優選的，所述側冷卻槽上設置有出水口和進水口。
[0019]優選的，所述吸熱腔和所述側冷卻槽上通孔之間設置有絕熱保護套。
[0020]優選的，所述採光口的面積遠小於所述吸熱腔的內表面積。
[0021]優選的，所述熱沉材料部件的截面直徑遠小於所述熱沉材料部件的長度。
[0022]優選的，所述裝置還包括:與所述處理器相連，顯示所述處理器的處理結果的顯示器。
[0023]優選的，所述裝置還包括:與所述處理器相連，向所述處理器輸入所述熱沉材料部件的結構參數和材質參數的參數設定單元。
[0024]經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開了一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置。該裝置通過設置有吸熱腔和採光口的熱沉材料部件吸收太陽能，並通過熱沉材料部件在一段時間內溫度的變化計算熱沉材料部件在該時間段內吸收的熱量，進而計算採光口單位面積、單位時間內所吸收的太陽能的熱量，即太陽能的熱流密度。這樣，操作人員可根據聚焦型太陽能的熱流密度選擇相應的吸熱器，從而避免了吸熱器不會因太陽光的高熱流密度而燒毀。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1示出了本發明一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置的一個實施例的結構示意圖；
[0027]圖2示出了本發明一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置的另一個實施例的結構示意圖；
[0028]圖3示出了本發明一種的側冷卻槽剖面結構示意圖；
[0029]圖4示出了本發明一種熱沉材料部件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0031]熱流密度，也稱熱通量，是指單位時間內，通過物體單位橫截面積上的熱量。通常採用熱流密度作為衡量太陽能能量的物理量。
[0032]參見圖1示出了本發明一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置的一個實施例的結構示意圖。
[0033]在本實施例中，該熱流密度檢測裝置包括:一端設置有採光口 I和吸熱腔2的熱沉材料部件3、與熱沉材料部件3的另一端相連的溫度傳感器4以及與溫度傳感器4相連的處理器5。
[0034]其中，該熱沉材料部件I主要由熱導係數高、比熱容大、熔點高的材料組成，因而當熱沉材料部件受到太陽能照射時，能很快將太陽能的熱量傳遞至溫度傳感器，減少了熱沉材料部件與外界的熱傳遞，提高了熱流密度的檢測精度。
[0035]當太陽光通過採光口 I進到熱沉材料部件3的吸熱腔2時，吸熱腔2因受到太陽光的照射而溫度升高。由於該熱沉材料部件3的熱導係數和比熱容較大，因而與該熱沉材料部件3末端相連的溫度傳感器4採集到的溫度變化明顯。
[0036]需要說明的是，由於溫度傳感器4與熱沉材料部件3的末端相連，因而溫度傳感器4採集到的溫度信號為熱沉材料部件3末端的溫度，並不是整個熱沉材料部件3的溫度值。為此，需要根據溫度傳感器4採集到的溫度值，確定整個熱沉材料部件3在預設時間段內的
溫度變化。
[0037]由於熱沉材料部件3在受到太陽能照射後的溫度分布規律為:從首端到末端依次降低，且為均勻變化。因而處理器5可根據熱沉材料部件3末端的溫度、熱沉材料部件的結構參數，比如:熱沉材料的長度，界面直徑等參數，從而得到整個熱沉材料部件3的溫度分布。進而，處理器5根據熱沉材料部件3的材質參數，比如:熱沉材料的比熱容和密度，計算出整個熱沉材料部件3在一段時間內吸收到的太陽能能量，從而計算採光口 I單位面積、單位時間內採集到的太陽能，即太陽能的熱流密度。
[0038]需要說明的是，在實際的製作過程中，採光口 I和吸熱腔2滿足黑體要求，即只有太陽光攝入而沒有太陽能射出。為此，在設置採光口 I和吸熱腔2時，通常要求採光口 I的面積遠小於吸熱腔2的內表面積，比如:採光口 I與吸熱腔2的直徑比例為1:100。同時，為了儘快吸收太陽能，避免吸熱腔2與外部進行熱交換，該吸熱腔2的內壁可塗刷為黑色，設置為粗糙內表面，以使照射到吸熱腔2內的太陽光為漫反射，減少太陽光從採光口 I射出。
[0039]現有技術相比，本發明公開了一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置。該裝置通過設置有吸熱腔和採光口的熱沉材料部件吸收太陽能，並通過熱沉材料部件在一段時間內溫度的變化計算熱沉材料部件在該時間段內吸收的熱量，進而計算採光口單位面積、單位時間內所吸收的太陽能的熱量，即太陽能的熱流密度。這樣，操作人員可根據聚焦型太陽能的熱流密度選擇相應的吸熱器，從而避免了吸熱器不會因太陽光的高熱流密度而燒毀。
[0040]參見圖2示出了本發明一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置的另一個實施例的結構示意圖。
[0041]與上一個實施例不同的是，在本實施例中，該裝置可實現人機之間的互動。可選的，在本實施例中，該裝置還包括:與處理器5相連，用於顯示處理器5的處理結果的顯示器6和向處理器5輸入熱沉材料部件3的結構參數和材質參數的參數設定單元7。可選的，該參數設定單元7包括:滑鼠和鍵盤。
[0042]可選的，為了提高太陽光熱流密度的檢測精度，通常設置多個熱沉材料部件，進而計算出熱流密度的分布特徵。為了達到穩定多個熱沉材料部件的目的，在本實施例中，該發明還包括:用於固定熱沉材料部件的外殼。
[0043]該外殼包括:上蓋板8、下蓋板9、側冷卻槽10和間隔板11。其中，上蓋板8和下蓋板9通過側冷卻槽10和間隔板11固定連接，並且在側冷卻槽10和間隔板11上設置有與熱沉材料部件3的大小相匹配的通孔12。多個熱沉材料部件通過該通孔12與側冷卻槽10和間隔板11固定連接。
[0044]需要說明的是，在實際的操作過程中，因側板10會因受到太陽光的照射而溫度升高，從而影響熱沉材料部件3的溫度，降低了太陽能熱流密度檢測的準確度。
[0045]參見圖3示出了本發明一種的側冷卻槽剖面結構示意圖，以減少側冷卻槽溫度對測量結果的影響。
[0046]由圖3可知，該側冷卻槽包括:設置在側冷卻槽表面的通孔12以及設置在側冷卻槽兩端的進水口 13和出水口 14。冷卻水通過進水口 13流經側冷卻槽的內表面，並通過出水口 14排出，從而帶走側冷卻槽上的熱量，達到對側冷卻槽進行降溫的目的。
[0047]參見圖4示出了本發明一種熱沉材料部件的結構示意圖。
[0048]可選的，在本實施例中，為了避免多個熱沉材料部件3之間的熱交換以及熱沉材料部件3與外界的熱交換，在實際的應用中，可在熱沉材料部件的外圍包裹一層絕熱材料15。
[0049]可選的，在本發明的其他實施例中，該裝置還包括:設置在吸熱腔2和側板10上的通孔12之間的絕熱保護套16。
[0050]可選的，該熱沉材料部件的結構為長條形，並且熱沉材料部件的截面的當量半徑遠小於熱沉材料部件的長度。
[0051]本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0052]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種聚焦型太陽能的熱流密度檢測裝置，其特徵在於，包括: 至少一個吸收聚焦型太陽能的熱沉材料部件，其一端設置有包含採光口的吸熱腔； 與所述熱沉材料部件的另一端相連，用於測量該端的溫度的溫度傳感器； 與所述溫度傳感器相連，根據所述溫度傳感器測量的溫度、預先獲取的所述熱沉材料部件的結構參數和材質參數，計算所述熱沉材料部件在預設時間內採集到的太陽能熱量，進而根據所述採光口的面積計算太陽能的熱流密度的處理器。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述熱沉材料部件的外圍包裹有一層絕熱材料。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述吸熱腔的內壁為黑色且表面粗糙，易於吸熱。
4.根據權利要求1、2或3所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:固定所述熱沉材料部件的外殼； 其中所述外殼包括:上蓋板、下蓋板、側冷卻槽和間隔板； 其中所述側冷卻槽和所述間隔板上設置有與所述熱沉材料部件大小相匹配的通孔； 所述熱沉材料部件的設置有吸熱腔的一端與所述側冷卻槽上的所述通孔相連，所述熱沉材料部件的另一端與所述間隔板的所述通孔相連。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述側冷卻槽上設置有出水口和進水口。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述吸熱腔和所述側冷卻槽上通孔之間設置有絕熱保護套。
7.根據權利要去I所述的裝置，其特徵在於，所述採光口的面積遠小於所述吸熱腔的內表面積。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述熱沉材料部件的截面直徑遠小於所述熱沉材料部件的長度。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:與所述處理器相連，顯示所述處理器的處理結果的顯示器。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:與所述處理器相連，向所述處理器輸入所述熱沉材料部件的結構參數和材質參數的參數設定單元。
【文檔編號】G01N25/20GK103630570SQ201310626831
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】黨安旺, 陳婷, 譚新華, 黃敏 申請人:湘電集團有限公司