一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置和测量方法

摘要

本发明公开了一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置和测量方法。恒温水槽内装水，第二圆盘安装在恒温水槽底部中心的正上方，并支撑安装在恒温水槽中，第二圆盘高于恒温水槽内的水面，第一圆盘支撑安装在第二圆盘的正上方，第一圆盘上间隔均布开有第一圆孔，第二圆盘上间隔均布开有与第一圆孔对应的第二圆孔；太阳能重力热管穿过第一圆孔、第二圆孔后安插在恒温水槽中，冷凝段正上方安装有红外热像仪，红外探头竖直向下朝向冷凝端。本发明能够一次性装载多支太阳能重力热管，且充分利用非接触式测温获取太阳能重力热管冷凝端的温度值，为实现成批测量自动化提供了切实可行的方法，从而提高了太阳能重力热管的测量效率。

权利要求

1.一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置，其特征在于：包括恒温水槽（5）、红外热像仪（10）以及水平安装的第一圆盘（3）和第二圆盘（6），恒温水槽（5）内装有水，恒温水槽（5）外侧壁设有用于控制和显示实时水温的水槽控制器（1），第二圆盘（6）安装在恒温水槽（5）底部中心的正上方，并通过四角的支撑柱（9）支撑安装在恒温水槽（5）中，第二圆盘（6）高于恒温水槽（5）内的水面，第一圆盘（3）通过四角的连接柱（8）支撑安装在第二圆盘（6）的正上方，第一圆盘（3）上间隔均布开有第一圆孔（2），第二圆盘（6）上间隔均布开有与各自第一圆孔（2）对应的第二圆孔（4），第一圆盘（3）上第一圆孔（2）的分布与第二圆盘（6）上第二圆孔（4）的分布相同，第二圆盘（6）的两侧设有用于提拿的把手（7）；太阳能重力热管依次穿过第一圆盘（3）的第一圆孔（2）、第二圆盘（6）的第二圆孔（4）后安插在恒温水槽（5）中，太阳能重力热管的冷凝段正上方安装有用于测量太阳能重力热管温度的红外热像仪（10），红外热像仪（10）位于第一圆盘（3）的正上方，红外热像仪（10）的红外探头竖直向下朝向太阳能重力热管的冷凝端。

2.根据权利要求1所述的一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置，其特征在于：所述的第一圆盘（3）的第一圆孔（2）和第二圆盘（6）的第二圆孔（4）孔内均嵌有橡胶套。

3.根据权利要求1所述的一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置，其特征在于：所述的第一圆盘（3）、第二圆盘（6）和支撑柱（9）均为有机玻璃或聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置，其特征在于：所述的支撑柱的高度高于恒温水槽盛装水液面的高度，所述的恒温水槽（5）内水液面高度是太阳能重力热管高度的2/3~3/5。

5.根据权利要求1所述的一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置，其特征在于：所述第一圆盘、第二圆盘的形状由矩形或三角形代替。

6.根据权利要求1所述的一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置，其特征在于：所述的恒温水槽（5）的温控精度在±0.5℃范围内。

7.一种顶式太阳能重力热管温差检测方法，其特征在于采用权利要求1~6任一所述装置进行测量，包括以下步骤：步骤一、开启恒温水槽，设置预设温度值；

步骤二、待恒温水槽水温稳定在预设温度值时，将装好太阳能重力热管的装置放入恒温水槽，红外热像仪安装到太阳能重力热管冷凝端正上方；

步骤三、待静置一段时间后，由红外热像仪触发获取太阳能重力热管冷凝端温场分布，得到每一支太阳能重力热管冷凝端测量温度值Ti，再与恒温水槽的实时水温Tr相减得到温差△Ti。

8.根据权利要求7所述的一种顶式太阳能重力热管温差检测方法，其特征在于：所述步骤一中的预设温度值为90℃。

9.根据权利要求7所述的一种顶式太阳能重力热管温差检测方法，其特征在于：所述步骤三中静置时间为30s~60s。

说明书

一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置和测量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及了一种热管检测装置和方法，特别是涉及一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置和测量方法。

背景技术

[0002] 太阳能重力热管由于热传导能力强、热损耗小、防冷冻、不炸管等优点，在太阳能热利用方面越来越普遍。为了确保太阳能重力热管传导热量效率，需要对太阳能重力热管温差这项技术要求进行检测。现阶段太阳能重力热管的生产厂家大都是通过人工来完成温差检测的，由于人工检定存在人为因素大、经验误差大、劳动强度大，误差难以避免。现阶段太阳能重力热管检定用的装载装置目前市面上尚未存在，而目前太阳能重力热管温差测量方法采用单支非接触测量和接触式测量，其测量效率极低，因此现在需要一种能测量成批的太阳能重力热管温差的方式。

发明内容

[0003] 为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置和测量方法，一次装载多支太阳能重力热管，获取各自太阳能重力热管冷凝端温度值，且太阳能重力热管均匀排列可减小温差测量的误差，从而提高了太阳能重力热管测量准确性。

[0004] 为解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

[0005] 一、一种顶式太阳能重力热管温差测量用装置：

[0006] 装置包括恒温水槽、红外热像仪以及水平安装的第一圆盘和第二圆盘，恒温水槽内装有水，恒温水槽外侧壁设有用于控制和显示实时水温的水槽控制器，第二圆盘安装在恒温水槽底部中心的正上方，并通过四角的支撑柱支撑安装在恒温水槽中，第二圆盘高于恒温水槽内的水面，第一圆盘通过四角的连接柱支撑安装在第二圆盘的正上方，第一圆盘上间隔均布开有第一圆孔，第二圆盘上间隔均布开有与各自第一圆孔对应的第二圆孔，第一圆盘上第一圆孔的分布与第二圆盘上第二圆孔的分布相同，第二圆盘的两侧设有用于提拿的把手；太阳能重力热管依次穿过第一圆盘的第一圆孔、第二圆盘的第二圆孔后安插在恒温水槽中，太阳能重力热管的冷凝段正上方安装有用于测量太阳能重力热管温度的红外热像仪，红外热像仪位于第一圆盘的正上方，红外热像仪的红外探头竖直向下朝向太阳能重力热管的冷凝端。

[0007] 所述的第一圆盘的第一圆孔和第二圆盘的第二圆孔孔内均嵌有橡胶套。

[0008] 所述的第一圆盘、第二圆盘和支撑柱均为有机玻璃或聚丙烯等热导率低的材料。

[0009] 所述的支撑柱的高度高于恒温水槽盛装水液面的高度，所述的恒温水槽内水液面高度是太阳能重力热管高度的2/3～3/5。

[0010] 所述第一圆盘、第二圆盘的形状由矩形或三角形等其它形状代替。

[0011] 所述的恒温水槽的温控精度在±0.5℃范围内。

[0012] 二、一种顶式太阳能重力热管温差检测方法，包括以下步骤：

[0013] 步骤一、开启恒温水槽，设置预设温度值；

[0014] 步骤二、待恒温水槽水温稳定在预设温度值时，将装好太阳能重力热管的装置放入恒温水槽，红外热像仪安装到太阳能重力热管冷凝端正上方；

[0015] 步骤三、待静置一段时间后，由红外热像仪触发获取太阳能重力热管冷凝端温场分布，得到每一支太阳能重力热管冷凝端测量温度值Ti，再与恒温水槽的实时水温Tr相减得到温差△Ti。

[0016] 所述步骤一中的预设温度值为90℃。

[0017] 所述步骤三中静置时间为30s～60s。

[0018] 本发明具有的有益效果是：

[0019] 本发明能够一次装载多支太阳能重力热管、获取各自太阳能重力热管冷凝端温度值，且太阳能重力热管均匀排列可减小温差测量的误差，从而提高了太阳能重力热管测量准确性；成批测量太阳能重力热管，为实现成批测量自动化提供了切实可行的方法，从而提高了太阳能重力热管的测量效率。

附图说明

[0020] 图1是本发明的装置示意图。

[0021] 图中：1、水槽控制器，2、第一圆孔，3、第一圆盘，4、第二圆孔，5、恒温水槽，6、第二圆盘，7、把手，8、连接柱，9、支撑柱，10、红外热像仪。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0023] 如图1所示，本发明包括恒温水槽5、红外热像仪10以及水平安装的第一圆盘3和第二圆盘6，恒温水槽5内装有水，恒温水槽5外侧壁设有用于控制和显示实时水温的水槽控制器1，第二圆盘6安装在恒温水槽5底部中心的正上方，并通过四角的支撑柱9支撑安装在恒温水槽5中，第二圆盘6高于恒温水槽5内的水面，第一圆盘3通过四角的连接柱8支撑安装在第二圆盘6的正上方，第一圆盘3上间隔均布开有第一圆孔2，第二圆盘6上间隔均布开有与各自第一圆孔2对应的第二圆孔4，第一圆盘3上第一圆孔2的分布与第二圆盘6上第二圆孔4的分布相同，第二圆盘6的两侧设有用于提拿的把手7；

[0024] 太阳能重力热管依次穿过第一圆盘3的第一圆孔2、第二圆盘6的第二圆孔4后安插在恒温水槽5中，太阳能重力热管的冷凝段正上方安装有用于测量太阳能重力热管温度的红外热像仪10，红外热像仪10位于第一圆盘3的正上方，红外热像仪10的红外探头竖直向下，朝向太阳能重力热管的冷凝端。

[0025] 恒温水槽5用于太阳能重力热管温差检测提供温度环境，水槽控制器1用于控制和显示实时水温。

[0026] 第一圆盘3的第一圆孔2和第二圆盘6的第二圆孔4孔内均嵌有橡胶套。

[0027] 第一圆盘3、第二圆盘6和支撑柱9均为有机玻璃或聚丙烯等热导率低的材料。

[0028] 支撑柱的高度高于恒温水槽盛装水液面的高度，所述的恒温水槽5内水液面高度是太阳能重力热管高度的2/3～3/5。

[0029] 第一圆盘、第二圆盘的形状由矩形或三角形等其它形状代替。

[0030] 恒温水槽5的温控精度在±0.5℃范围内。

[0031] 将第一圆盘3的圆周面上开有等间距分布的多个第一圆孔2，在第二圆盘6上的圆周面上开有等间距分布的多个第二圆孔4，在两块圆盘外侧设有连接柱8，将两块圆盘可连接成一体，在第二圆盘6底端设有支撑柱9，将组成一体的两块圆盘支撑起来，整个装置可通过把手一7拿起。

[0032] 所述第一圆孔2和第二圆孔4的孔径大于太阳能重力热管蒸发段直径，呈间隙配合，使得太阳能重力热管蒸发段刚好能装入第一圆孔2和第二圆孔4。

[0033] 连接柱的高度应使太阳能重力热管在竖直方向具有稳定性。

[0034] 具体实施中，第一圆盘3、第二圆盘6、第三圆盘和支撑柱9均采用有机玻璃或聚丙烯等热导率低的材料加工而成，使得支撑柱9对恒温水槽的温场影响应很小，使得圆孔对太阳能重力热管热传递影响应很小。

[0035] 本发明测量方法的实施例及其实施工作过程如下：

[0036] 本实施例中测试使用的太阳能重力热管长度为1.7米，环境温度为26℃，太阳能重力热管垂直放置在装置中。

[0037] 通过查阅材料物体表面发射率表，使用的太阳能重力热管冷凝端表面发射率为0.12。

[0038] 使用的红外热像仪为Fluke Ti25，将红外热像仪的发射率设置为0.12。

[0039] 步骤一、开启恒温水槽，设置预设温度值为90℃，将适量的水加入到恒温水槽5内，使水深达到1.1米。通过水温控制器1控制水温使之达到90℃并稳定。

[0040] 步骤二、待水温稳定在90℃后，将装有19支太阳能重力热管的温差测量装置放入恒温水槽60s后，用已经设置好发射率的红外热像仪10进行测温得到冷凝端平面温场分布；

[0041] 步骤三、待静置60秒时间后，触发红外热像仪获取太阳能重力热管冷凝端温场红外热图，将红外热图用灰度化处理法和按照冷凝端实际分布进行分割，根据图像灰度值与温度关系和斯忒藩-玻尔兹曼定律W＝εσT4，得到每一支太阳能重力热管冷凝端测量温度值Ti，再与恒温水槽的实时水温Tr相减得到温差△Ti。温差的具体公式为：

[0042] △Ti＝Tr-Ti

[0043] 其中，△Ti为所述第i支太阳能重力热管蒸发段与冷凝端温差，Tr为恒温水槽实时水温，Ti为接触式温度传感器测得第i支太阳能重力热管冷凝端温度值。

[0044] 实施中用灰度化处理法和按照冷凝端实际分布情况得出每一冷凝端温度值分别为78.5、78.9、85.3、86.2、81.4、88.1、76.5、81.2、80.6、79.5、76.9、77.2、84.1、80.3、84.2、79.5、79.8、80.7、80.2℃，而测量时恒温水槽实时水温Tr为89.8℃。得出太阳能重力热管温差试验中温差△Ti＝Tr-Ti(i取1-19)分别为11.3、10.9、4.5、3.6、8.4、1.7、13.3、8.6、9.2、
10.3、12.9、12.6、5.7、9.5、5.6、10.3、10、9.1、9.6℃。

[0045] 最后将第一圆盘3、第二圆盘6移除恒温水槽完成测量。

[0046] 为验证此温差测量方法的有效性，再次将原装有19支太阳能重力热管的温差测量装置放入恒温水槽60s后，用贴片式PT100铂热电阻采集各个冷凝端温度值分别为78.1、78.6、80.3、82.6、80.4、86.2、75.2、80.1、79.2、78.2、75.6、76.2、83.1、79.8、82.9、78.6、
78.2、79.2、78.9℃，而测量时恒温水槽实时水温为89.7℃。得出太阳能重力热管温差试验中温差分别为11.6、11.1、9.4、7.1、9.3、3.5、14.5、9.6、10.5、11.5、14.1、13.5、6.6、9.9、
6.8、11.1、11.5、10.5、9.8℃。

[0047] 通过以上方法得到的数据表明：采用本方法得到的温差和用PT100铂热电阻测得的温差差值绝对值分别为0.3、0.2、4.9、3.5、0.9、1.8、1.2、1、1.3、1.2、1.2、0.9、0.9、0.4、1.2、0.8、1.5、1.4、0.2℃，可以看出本方法与接触式测温还有一定的差距，主要原因是冷凝端存在氧化，发射率与查得数据有有一定偏差；但是运用本方法判断太阳能重力热管合格性与接触式测温判断结果是一致的。

[0048] 本发明将红外测温技术运用到太阳能重力热管温差检测中，克服了接触式测量多根接线缠绕等问题，促进了生产自动化水平。

[0049] 本发明承载太阳能重力热管的装置和测量温差方法，应符合GB/T24767-2009《太阳能重力热管》要求。

[0050] 由此可见，本发明能够成批测量太阳能重力热管并获取其冷凝端温度值，提高了太阳能重力热管测量准确性，并且提高了太阳能重力热管的测量效率，居于突出显著的技术效果。

[0051] 上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。