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GRLM 国家太阳能光热产业技术创新战略联盟标准 T/GRLM XX-2017 基于水/蒸汽工质的储热型太阳能蒸饭锅炉热性能测试 方法 Test method for the thermal performance of thermal storage type solar steam boiler based on the water/steam working medium (征求意见稿) 2017-XX-XX 发布 2017-XX-XX 实施 国家太阳能光热产业技术创新战略联盟 发布 目次1范围.

2

2 规范性引用文件.2

3 术语和定义.2

4 符号与单位.3

5 测试系统组成.3

6 仪器与测量.4

7 性能测试方法.5

9 测试报告.10 附录A.11 附录B.14 I 前言本标准按照 GB/T

18708、GB/T

4271 给出的规则起草. 本标准由广东五星太阳能股份有限公司与中国科学院电工研究所提出. 本标准归口单位: 本标准起草单位:广东五星太阳能股份有限公司、中国科学院电工研究所、上海交通大 学. 本标准主要起草人: 朱晓林、王志峰、原郭丰、徐立、唐文学、吴治永、杨铭、代彦军、 李兴 本标准为首次发布

2 基于水/蒸汽工质的储热型太阳能蒸饭锅炉热性能测试方法

1 范围 本标准规定了基于水/蒸汽工质的储热型太阳能蒸饭锅炉热性能的测试方法及原理、 仪器、 试验步骤、结果处理和测试报告格式. 本标准适用于集成 CPC 太阳能集热器,强制循环回路和储热器等组件,以水/蒸汽为传 热、 储热工质, 利用闪蒸原理产生蒸汽蒸制食品的互补型太阳能锅炉, 工作压力小于 0.6MPa, 主要产生蒸汽用于公共食堂蒸制食物,以下简称太阳能蒸饭锅炉.

2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款.凡是注日期的引用文件,仅 所注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件. GB/T

18708 家用太阳热水系统热性能试验方法 GB/T

17049 全玻璃真空太阳集热管 GB/T

12936 太阳能热利用术语 GRLM JC 中温太阳能热利用术语 GB/T

4271 太阳能集热器热性能试验方法 GRLM GY 非跟踪型太阳能中温集热器性能测试方法 SB/T10697 商用电汽两用蒸饭柜

3 术语和定义 GB/T

18708、GB/T

17049、GB/T

12936、GB/T

4271、GRLM JC 、GRLM GY 确立的以 及下列术语和定义适用于本标准. 3.1 软水 碳酸镁和碳酸钙的含量为 0~60ppm 的水. 3.2 闪蒸

3 高压的饱和液体进入低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和液体变成一部分的 容器压力下的饱和蒸汽和饱和液. 3.3 储热器 用于储存集热器阵列产生的高温高压饱和水,并且可以使饱和水闪蒸产生低压饱和蒸汽 输出的承压容器及其附件所组成的部件. 3.4 工作温度 蒸饭柜满足蒸饭要求的设定温度. 3.5 集热量 在规定时间段内,储热器内水的得热量与储热器上部空间蒸汽得热量之和. 3.6 集热系统效率 在规定时间段内,集热量与集热器阵列采光面太阳入射能量的比值. 3.7 升温时间 蒸饭柜自带电加热器未开启时,从压力控制阀开启输入蒸汽,至蒸饭柜内部达到工作温 度的时间. 3.8 蒸饭持续时间 储热器内的饱和水闪蒸产生低压蒸汽输入蒸饭柜,输入蒸汽使蒸饭柜达到工作温度的最 长持续时间.

4 符号与单位 本标准使用的符号及单位见附录 A.

5 测试系统组成 5.1 太阳能蒸饭锅炉组成与基本工作原理 太阳能蒸饭锅炉包括集热器阵列、储热器、软化水装置、流量调节阀、压力控制阀、闸阀、电磁阀、安全阀、止回阀、过滤器、循环泵、循环管路、蒸汽管路以及温度传感器、液 位传感器、压力传感器、流量传感器、自动控制器等组成,如图

1 所示. 基于温差循环控制,软水循环流入集热器阵列获得太阳辐射热量升温,形成饱和水 (100~150℃)储存在储热器中,需要输出蒸汽时,开启压力控制阀使储热器内压力降低, 高温饱和水闪蒸产生对应低压的低温饱和蒸汽, 输入至蒸饭柜中. 当储热器中水温低于 105℃

4 时,启动辅助热源产生蒸汽. 5.2 太阳能蒸饭锅炉及测试系统组成 测试系统中除了太阳能蒸饭锅炉自有的温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位计 外,还包括总辐射表、环境温度传感器、风速仪,以及混水管(包裹伴热带) 、混水泵.上述 传感器均与自动控制器连接用于数据采集与自动控制运行,计算机与自动控制器连接记录数 据,组成测试系统.如图

1 所示. G

6 5

7 T5 L2

9 8 T3 T4 L3 L1 P1 P2 T1 V T7 T6 T2 T8

10 11

13 14

15 16

17 18

4 2

2 1

12 G G G G

3 L4 C1 C2 C3 C4 C5 1―集热器阵列;

2―循环回路;

3―安全阀;

4―蒸汽压力控制阀;

5―软化水装置;

6―高位 水箱;

7―补水电磁阀;

8―储热器;

9―液位计;

10―混水泵;

11―循环泵;

12―电磁阀;

13 ―流量调节阀;

14―止回阀;

15―过滤器;

16―蒸饭柜;

17―控制器;

18―计算机;

L1―蒸 汽管;

L2―补水管;

L3―热水输出管;

L4―混水管;

G―截止阀. T1―集热器阵列入口温度传感器;

T2―集热器阵列出口温度传感器;

T

3、T4―储热器温度传 感器;

T5―补水温度传感器;

T6―储热器出口热水温度传感器;

T7―蒸汽入口温度传感器;

T8―蒸饭柜内部温度传感器;

V―循环流量传感器;

P1―储热器压力传感器;

P2―蒸汽管道 压力传感器;

C1―斜面总辐射表;

C2―水平面总辐射表;

C3―水平散射辐射表;

C4―环境 温度传感器;

C5―风速仪. 图1太阳能蒸饭锅炉及测试系统组成示意

6 仪器与测量 6.1 辐照量量测 测试期间的辐照量根据集热器斜面总辐照表和散射辐照表测得的总辐照度、散射辐照度 与测试时间计算得出,辐射表的选择、使用与安装符合 GB/T 4271-2007 中的规定.

5 6.2 环境风速测量 风速仪的量程应不小于 0m/s~30m/s,准确度应等于或优于±0.5m/s.应在 风不被阻挡且 靠近集热器的位置进行测量. 6.3 质量流量测量 通过所测量的传热工质体积流量和对应温度下的密度计算得出质量流量,传热流体体积 流量测量的准确度应为±2%. 6.4 压力测量 储热器内部压力与管道压力测量准确度应为±50Pa. 6.5 温度测量 集热器阵列进、 出口温度传感器的安装位置与集热器阵列进、 出口的距离应不大于 0.2m, 距离大于 0.2m 时应加强管路的保温性能.温度传感器的准确度应等于或优于±0.2℃. 6.6 环境温度测量 环境温度传感器应安置在距被测集热器 15m 以内的白色百叶箱或遮阴罩中,安装高度 距地面高度应不小于 1m.环境空气温度测量的准确度应等于或优于±0.5℃. 6.7 液位测量 磁翻板液位计应垂直安置于储热器外侧延伸管上,液位测量准确度应等于或优于± 10mm. 6.8 集热器面积的测量 集热器面积 (总面积、 采光面积、 吸热体面积或轮廓采光面积) 的测量准确度应为±0.1%. 6.9 时间度量 利用电子计时秒表度量升温时间和最大闪蒸时间,准确度应等于或优于±0.1s.

7 性能测试方法 7.1 测试装置 测试系统的安装应符合第

5 章和第

6 章的规定与要求. 7.2 测试条件 表1测试条件要求 测试条件 要求

6 辐照量 日太阳辐照量范围为8MJ/m2 ~25MJ/m2 ,集热器斜面入射 角小于CPC集热器接受半角,测试过程中集热器采光面 无遮挡. 环境风速 平均值不大于4m/s. 传热流体循环流量 小于被测集热器的安全运行流量设定值,若无厂家建议 流量,根据集热器总面积设定为0.02kg/(m2 ・s),流量变化 稳定在设定值的±10%以内. 储热器内初始水体积 储热器容积的40%~90%. 储热器内水温 需要至少2个温度传感器测量储热器内水温, 闪蒸时储热 器内水的初始温度范围为110℃~150℃. 环境空气温度 环境空气温度范围为8℃~39℃. 7.3 测量参数 应对以下参数进行测量: a) 集热器采光面积 c A b) 斜面总辐照度 T G c) 水平面总辐照度 G d) 水平面散射辐照度 d G e) 环境空气温度 a t f) 环境风速 u g) 集热器阵列进口温度 in t h) 集热器阵列出口温度 out t i) 传热工质的质量流量 m ? j) 储热器内水的温度 t k) 储热器压力

1 P l) 储热器水位 H m) 储热器冷却时间 ? ? n) 蒸饭柜入口蒸汽压力

2 P o) 蒸饭柜入口蒸汽温度 g t

7 p) 蒸饭柜内部温度 inside t q) 升温时间 d ? r) 蒸饭持续时间 g ? 7.4 测试程序 测试程序包括三项测试: 项目 测试内容 集热性能测试 测试太阳能蒸饭锅炉的集热性能,得到集热量、 集热系统效率. 储热器闪蒸测试 测试储热器闪蒸产蒸汽蒸饭的能力,得到储热 器闪蒸输出蒸汽热量、饱和水温度与........