[发明专利]一种太阳集热器过渡过程时间测试方法

说明书

发明公开了一种太阳集热器过渡过程时间测试方法，是为了解决现有技术在测试时要求调节集热器入口温度与周围环境温度相等或需要事先知道集热器参数，不能满足某些环境下应用要求而设计。公开的一种太阳能集热器过渡过程时间测试方法，其特征在于，测试时不需要调节太阳集热器入口温度与周围环境温度相同；测试开始时集热器出口流体温度记为，达到稳态后集热器出口流体温度记为；记录从开始，也即到表达式时所需的时间，即为集热器的过渡过程时间。与现有测试技术相比，本发明方法弥补了现有技术的缺陷，可以满足应用要求。

技术领域

本发明涉及一种过渡过程时间测试方法，特别是涉及一种太阳集热器过渡过程时间测试方法。

技术背景

集热器的过渡过程时间反应的是集热器对瞬变输入响应的动态特性，在稳态测试方法中，根据集热器过渡过程时间值的大小可估计集热器达到稳态或准稳态所需的时间长短，随着太阳集热器的应用越来越广泛，集热器过渡过程时间作为太阳集热器热性能的最重要性能指标之一。

目前包含有集热器过渡过程时间测试的方法概括起来可用ASHRAE93-2010、ISO9806-1来代表，ISO9806-1所描述的方法和ASHRAE93-2010所描述的两种方法之一都要求在测试时调节集热器入口温度与周围环境温度相等，这一要求使得许多地区能适用于过渡过程时间测试的时间大为减少，比如在北京，冬季的环境温度大多在0℃以下，若集热器内的工作流体为水，此时按照上述标准的规定是不能测试过渡过程时间的，ASHRAE93-2010中的另一种方法虽不要求集热器入口温度与周围环境温度相等但需事先已知参数F_RU_L。

发明内容

鉴于上述现有测试方法存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种新的集热器过渡过程时间测试方法，此方法不要求在测试时调节集热器入口温度与周围环境温度相等，也不需要事先知道参数F_RU_L，这不仅使得测试条件降低，而且对于工作流体为水的集热器，其过渡过程时间的测试在许多地区的测试期大为增加。

本发明为实现上述目的，采用如下测试方法，测试装置及连接方式如附图1所示，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101：测试可在晴天室外条件下进行，在测试过程中的稳态阶段太阳辐照度的变化在平均值±50W/m²的范围内，此外在测试期间环境温度也要基本保持不变；

步骤S102：打开数据采集仪，记录落在集热器采光面上的太阳辐照度，集热器进、出口处的温度，环境温度及流经集热器工作流体的流量；

步骤S103：调整流经集热器工作流体的流量到设定范围并保持稳定，之后在步骤四或步骤五中任选其一；

步骤S104：用遮光板挡住落在集热器上的太阳辐射，当达到稳态时，移去遮光板(定义此时τ＝0)并继续记录被测量值，直到再次出现稳态，对于该项实验，当出口工质温度的变化小于0.05℃/min时，即可认为达到稳态；

步骤S105：先让集热器在太阳辐射下达到稳态，接着用遮光板挡住落在集热器上的太阳辐射(定义此时τ＝0)直到再次出现稳态，达到稳态的判断方法与前面描述的一样，即当出口工质温度的变化小于0.05℃/min时，即可认为达到稳态；

步骤S106：集热器的过渡过程时间为τ＝0开始，也即从到表达式的值达到0.95时所需的时间。

理论依据：

先考虑一个单层盖板集热器中流体不流动时的纯粹蓄热的情况，为简化起见，将集热器分成两部分：将吸热板、内部流体和隔热材料作为一部分，并认为它们处于同一温度下，以吸热板板温T_P来代表；将玻璃盖板层作为另一部分，它的温度为T_C，且T_C＜T_P。