Калориметр для измерения энергетических характеристик гелиотехнических отражателей

 

1. КАЛОРИМЕТР ДШ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕЛИОТЕХНИЧЕСКИХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ, содержащий установленный на опорной конструкции тепловоспрнкнмающий змеевик с термодатчиками , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введена по меньшей мере одна охлаждающая емкость, в к зторой размещена часть тепповоспринимающегс змеевика, а последний размещен над верхней частью опорной конструкции. i О) о: ч 4 0Mi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4. А аа ав1

q а 01 К 17/ООГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (211 3519223/18-10 (221 08.12.82 (461 28.02.84. Бюл. У 8 (72) А.И.Тугов, В.И.Гладилин и А,Н.Бирюков (71 ) Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им. Ф.Э.Дзержинского (531 536.532 (088.8 1 (56) 1. Патент ФРГ У 2836930, кл. 6 01 K 17/10, опублик. 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 226896, кл. и 01 К. 17/06, 1968 (прототип ). (541(57) 1 ° КАЛОРИИЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕЛИОТЕХНИЧЕСКИХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ, содержащий установленный на опорной конструкции тепловоспринимающий змеевик с термодатчиками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введена по меньшей мере одна охлаждающая емкость, в которой размещена часть тепловоспринимающегс змеевика, а последний размещен над верхней частью опорной конструкции.

2. Калориметр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что участки змеевика, размещенные в охлаждающей емкости, расположены на различных расстояниях от входа.

1076774

3. Капориметр по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что по меньшей мере,цва участка змеевика расположены в различных плоскостях.

Изобретение относится к теплометрии и может быть использовано для определения энергетических характеристик гелиотехнических отражателей при тепловых потоках порядка

1-500 МВт/м2.

Известно устройство для исследования параметров солнечной нагревательной установки, в плоском нагревательном элементе которой установлены датчики температуры. Для учета конвективного теплообмена с окружающей средой в устройстве имеется дополнительная теплообменная панель, вынесенная из поля действия отражателя.

Данное устройство позволяет при измерениях учитывать конвективный теплообмен с окружающей средой и вводить в результаты измерений соответствующие поправки (1 j.

Однако наличие дополнительной теплообменной панели со своим автономным контуром циркуляции усложняет конструкцию, а также при измерении характеристики кругового поля отражателей устройство имеет значительную погрешность измерения, так как нагревательный элемент освещается солнцем только с одной стороны.

Наиболее близким по технической .сущности и достигаемому результату к предлагаемому является калориметр для измерения энергетических характеристик гелиотехнических .отражателей, содержащий установленный на опорной конструкции тепловоспринимающий змеевик с термбдатчиками.

Тепловоспринимающий змеевик данного калориметра выполнен в виде спирали, витки которой отделены друг от друга теплоизолирующими вставками и размещены на плоском теплоизоляторе 52).

Калориметр данной конструкции имеет высокую погрешность измерений

Известный калориметр не позволяет проводить исследования всего поля гелиотехнических отражателей. В частности, для исследования кругового поля йоследних требуется сооружение вследствие того, что тепловосприни.мающий змеевик воспринимает не только тепло от гелиотехнических отражателей, но и тепло от теплоиэолирующих вставок. В результате измеренные величины энергетических характеристик не соответствуют действительным.

Конкретная величина погрешности измерения определяется конструктив10 ным выполнением данного калориметра и величинами тепловых потоков..В частности, в случае непосредственно го контакта .между змеевиком и теплоизолирующими вставками, в зависимости от материала последних, при величине падающего теплового потока

1О ИВт/м погрешность измерения составит 40-607. В случае, если между змеевиком и теплоизолирующими встав" ками имеется зазор, при тепловом потоке 10 NBT/м погрешность составит 80-907.

Поскольку температура теплоизолирующих вставок изменится с изменением теплового потока и условий внешнего охлаждения, величина погрешности.при разных режимах изме.няется, причем в достаточно широких пределах. Невозможность обеспечения высокой точности измерений при использовании известного калориметра обусловлена и тем, что при относительно больших тепловых потоках температура охлаждающей среды в тепло" восприиимающем змеевике неизбежно оказывается существенно выше температуры окружающего воздуха. Последнее приводит к интенсивной теппоотдаче конвекцией, что также увеличи. вает погрешность измерений.

774 4 однако, должна обеспечиваться свобода независимого линейного расширения каждого из участков. В общем случае змеевик .2 размещают так, чтобы его внешняя поверхность условно образовывала тело достаточной прочности: сферу, тор, цилиндр, куб и т.д.

Внутри тепловоспринимающего змеевика 2 установлена дополнительная труба 7 для вывода термодатчика 8 (фиг. 5 1. Термодатчики 8 размещены в различных участках змеевика 2 по длине и периметру и могут измерять либо температуру среды, либо температуру стенки змеевика.

Дополнительная труба 7 может иметь наружные ребра 9 (фиr,6 /.

Последние могут быть размещены под углом к оси трубы 7. Линейные размеры тепловоспринимающего змеевика

2 задают из условия обеспечения таких линейных размеров проекции последнего на вертикальные плоскости, которые превышают линейные размеры отражателей (а учетом точности, обеспечиваемой системой наведения ), При этом расстояние между наивысшими отметками, опорной конструкции 1 и тепповоспринимающего змеевика 2 должно быть на -20X больше вертикального размера светового пятна отражателей.

При оснащении калориметра термодатчиками 8, измеряющими температуру средр, калориметр снабжен устройством (не показано, измеряющим расход среды в змеевике 2 °

1076

Для обеспечения жесткости конст- 55 .рукции калориметра отдельные участки змеевика 2 могут быть связаны между собой (фиг. I и 2). При этом, нескольких таких калориметров, ориентированных в разные стороны, что существенно увеличивает нагрузку на опорную конструкцию и поэтому неприемлемо.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в калориметр для исследования энергетических характеристик Ip гелиотехнических отражателей, содержащий тепловоспринимающий змеевик с термодатчиками, установленный на опорной конструкции, дополнительно введена по меньшей мере одна охпаж- 15 дающая емкость, в которой размещена часть тепловоспринимающего змеевика, а последний размещен над верхней частью опорной конструкции.

Участки змеевика, размещенные в 2В емкости, расположены на различном расстоянии от. входа.

По меньшей мере два участка тепловоспринимающего змеевика расположены в различных плоскостях, что обеспечит возможность исследования всего поля отражателей.

На фиг. 1 изображен калориметр с несколькими охлаждающими емкостями, боковая проекция; на фиг ° 2 — то же, вид в плане на фиг. 3 — калориметр с одной охлаждающей емкостью, боковая проекция, на фиг. 4 — то же, вид в плане; на фиг. 5 — участок тепловоспринимающего змеевика; на фиг. 6 — вариант выполнения дополни35 тельной трубы для вывода термодатчика.

Над верхней частью опорной конструкции 1 установлен тепловосприни40 . мающий элемент 2, различные элементы которого расположены в разных плоскостях. На фиг, I и 2 участки змеевика 2 размещены в двух вертикальных и одной горизонтальной плоскостях, а на фиг. 3 — в трех вертикаль45 ных плоскостях. Отдельные участки 3 змеевика.2 размещены внутри охлаж1 ! ,даемои емкости 4, к которой подклюф \

I, чены трубопроводы 5 и 6 подвода и от-. вода охлаждающей среды. Емкость 4 может быть выполнена в виде нескольких (фиг. 1 и 2! труб, в виде одной (фиг. 3 и 4J трубы.

Калориметр р аботает следующим образом.

По трубопроводу 5 в емкость 4 подают охлаждающую среду, сброс которой производят по трубопроводу 6, Подают охлаждающую среду в змеевик

2. Наводят отражатели на змеевик

2, причем наводку производят так, чтобы совместить верхнюю точку светового пятна с наивысшей. отметкой змеевика 2. В случае размещения отражателей вокруг опорной конструкции 1 на калориметр сначала наводят лишь те отражатели (все или часть 1, которые размещены в секторе, угловая величина которого составляет 5-45 о.

После снятия энергетических характеристик отражателей, размещенных в данном секторе, эти отражатели отключают и наводят следующую группу отражателей, размещенных в другом

1076774

40 секторе. В дальнейшем последовательно повторяют укаэанные операции для отражателей, размещенных в других секторах. В .период определения энергетических характеристик отражателей 5 изменением расходов охлаждающей среды в емкости 4 змеевика 2 поддерживают необходимую температуру в по следнем.

Энергетические характеристики ге- 10 лиостатов представляют собой распредедение плотностей падающих потоков излучения от них на поверхность калориметра. Плотность падающего потока излучения определяетбя по показаниям 15 специальных датчиков с водоохлаждаемыми элементами 8 или методом калориметрирования, основанном на измерении количества тепла, переданного на единицу поверхности за единицу времени от гелиостатов, и тепла, усвоенного единицей поверхности калориметра за то же время, которое определяется по результатам измерений расходов и разности температур. 25

При выполнении охлаждающей емкости в виде цилиндра диаметром 1 м и высотой 12 м, а калориметрического змеевика в виде полуокружностей радиусом 6 и погрешность измерения щ при падающем тепповом потоке

100 МБт/м не будет превышать 2Х.

Основной вклад вносит обратное излучение элементов конструкции калориметра.

Поскольку при любой величине теплового потока изменением расходов охлаждающей среды в емкости и во всех участках змеевика поддерживается температура, близкая к температуре окружающего воздуха, то исключается конвективный теплообмен и, соответственно, необходимость определения и учета соответствующей составляющей погрешности.

Предлагаемый калориметр позволяет не только существенно повысить точность измерений, но и значительно упростить и ускорить исследования энергетических характеристик гелиотехнических отражателей, особенно при размещении последних вокруг одной конструкции. Это позволит сократить сроки ввода в эксплуатацию и наладки солнечной электростанции.

Дополнительным преимуществом изобретения является уменьшение его парусности, а также массы металла. В результате существенно уменьшаются нагрузки на опорную конструкцию, что позволяет удешевить последнюю.

Варьируя отношением нагреваемых и охлаждаемых поверхностей змеевика при конструировании, а также расходами среды через охлаждаемую емкость и змеевик при работе можно обеспечить заданную точность измерений в широком диапазоне плотностей падающих потоков излучения.

В период снятия энергетических характеристик изменением расходов среды в охлаждаемой емкости и змеевике в последнем поддерживают температуру, близкую к температуре окружающего воздуха.

Предлагаемый калориметр позволяет существенно повысить точность измерений тепловых потоков, поступающих от гелиотехнических отражателей.! 076774

1076774 Составитель В.Копаев

Редактор Н.Руднева . Техред Ж,Кастелевич Корректор А.Тяско

Заказ 733/39 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

-Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4