Калориметр для измерения энергетических характеристик гелиотехнических отражателей Советский патент 1984 года по МПК G01K17/00 

10767 2. Калориметр по п.1, отличающийся тем, что участки змеевика, размещенные в охлаждакяцей емкости, расположены на различных расстояниях от входа. 7А 3. Калориметр по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере два участка змеевика расположены в различных плоскостях «

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

Изобретение относится к теплометрии и может быть использовано для определения энергетических характеристик гелиотехнических отража телей при тепловых потоках порядка 1-500 МВт/м. Известно устройство для исследования параметров солнечной нагревательной установки, в плоском нагре- нательном элементе которой установлены датчики температуры. Для учета конвективного теплообмена с окружаю щей 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 соот ветствующие поправки С 3« Однако наличие дополнительной теплообменной панели со своим автономным контуром циркуляции усложняе конструкцию, а также щзи 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. Тепловоспринимакяций з меевик данного калориметра выполнен в виде спирали, витки которой отделены друг от друга тегшоизолирующими вставками и размещены на плоском тегшоизоляторе 2. Калориметр данной конструкции имеет высокую погрешность измерений вследствие того, что тегшовоспринимающий змеевик воспринимает не только тепло от гелиотехнических отражателей, но и тепло от теплоизолирующих вставок. В результате измеренные величины энергетических характеристик не соответствуют действитель:-мм. Конкретная величина погрешности измерения определяется конструктивным выполнением данного калориметра и величинами тепловых потоков. В частности, в случае непосредственного контакта между змеевикоми теплоизолирующими вставками, в зависимости от материала последних, при величине падающего теплового потока 10 МВт/м погрешность измерения составит 40-60%. В случае, если между змеевиком и теплоизолирующими вставками имеется зазор, при тепловом потоке 10 МВт/м погрешность составит 80-90%. Поскольку температура теплоизолирующих вставок изменится с изменением теплового потока и условий внешнего охлаждения, величина погрешности при разных режимах изменяется, 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 тепловоспринимающем змеевике неизбежно оказывается существенно выше темпераа ры окружающего воздуха. Последнее приводит к интенсивной теплоотдаче конвекцией, что также увеличивает погрешность измерений. Известный калориметр не позволяет проводить исследования всего поля гелиотех шческих отражателей. В частности, для исследования кругового поля последних требуется сооружение нескольких таких калориметров, ориенти1 ованных в разные стороны, что существенно увеличивает нагрузку на опорную конструкцию и поэтому не приемлемо. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в калориметр для исследова ния энергетических характеристик гелиотехнических отражателей, содер жащий тегшовоспринимающий зМеевик с термодатчиками, установленный на опорной конструкции, дополнительно введена по меньшей мере одна охлаждающая емкость, в которой размещена часть тепловоспринимающего змеевика а последний размещен над верхней частью опорной конструкции. Участки змеевика, размещенные в 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 емкост.ям боковая проекция; на фиг. 2 - то же вид в планер на фиг. 3 - калориметр с одной охлаждающей емкостью, боковая проекцияJ на фиг. 4 - то же, вид в плане; на фиг. 5 - участок тепловоспринимающего змеевика; на фиг. 6 - вариант выполнения дополни тельной трубы для вывода термодат- чика. Над верхней частью опорной конструкции 1 установлен тепловосприни . мающий элемент 2, различные элементы которого расположены в разных плоскостях. На фиг. 1 и 2 участки змеевика 2 размещены в двух вертика ных и одной горизонтальной плоскостях, а на фиг. 3 - в трех вертикаль ных плоскостях. Отдельные участки 3 iзмеевика.2 размещены внутри охлаж даемой емкости 4, к которой подклю. чены трубопроводы 5 и 6 подвода и о вода охлалсдающей среды. Емкость 4 может быть выполнена в виде несколь ких (фиг. 1 и 2/ труб, в виде одной (фиг. 3 и 4) трубы. Для обеспечения жесткости конструкции калориметра отдельные участки змеевика 2 могут быть связаны между собой (фиг. I и 2J, При этом. 44 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 уруба 7 для вывода термодатчика 8 (фиг. 5 J, 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 (фиг.б/. 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 (е учетом точности, обеспечиваемой системой наведения ), При этом расстояние между наивысшими отметками, onopiiou конструкции 1 и тепловоспринимающего змеевика 2 должно быть на 5-20% больше вертикального размера светового пятна отражателей. При оснащении калориметра термодатчиками 8, измеряющими температуру cpe jtfji, калориметр снабжен устройством (не показано/, измеряющим расход в змеевике 2. Калориметр работает 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), которые размещены в секторе, угловая величина которого составляет 5-45 . После снятия энергетических характеристик отражателей, размещенных в данном секторе, эти отражатели отключают и наводят следующую группу отражателей, размещенных в другом секторе. В дальнейшем последовательно повторяют указанные операции для отражателей, размещенных в других секторах. В период определения энергетических характеристик отражателей изменением расходов охлаждающей сре ды в емкости 4 змеевика 2 поддерживают необходимую температуру в по-следнем. . . Энергетические характеристики гелиостатов представляют собой распределение плотностей падающих потоков излучения от них на поверхность кало риметра. Плотность падакицего потока излучения определяется по показаниям специальных датчиков с водоохлаждаемыми элементами 8 или методом калори метрирования, основанном на измерении количества тепла, переданного на единицу поверхности за единицу времени от гелиостатов, и тепла, усвоенного едигшцей поверхности калориметра за то же время, которое определяется по результатам измерений расходов и разности температур. При выполнении охлаждающей емкости в виде цилиндра диаметром 1 м и высотой 12 м, а калориметрического змеевика в виде полуокружностей раfsfiycoM. 6 м погрешность измерения .при падающем тепловом потоке 100 МВт/м не будет превышать 2%, Основной вклад вносит обратное излучение элементов конструкции калориметра. Поскольку при любой величине теплового потока изменением расходов охлажданвдей среды в емкости и во все 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 темinepaTypy, близкую к температуре окружающего воздуха. Предлагаемый калориметр позволяет существенно повысить точность измерений тепловых потоков, поступающих от гелиотехнических отражателей.

ФигЛ

ГХХХХУХХХ

и

5-В