GB∕T 40858-2021 太陽能光熱發(fā)電站集熱管通用要求與測試方法

?ICS27.160

CCSF12

中華人民共和國國家標準

GB/T40858—2021/IECTS62862-3-3:2020

太陽能光熱發(fā)電站集熱管通用要求與

測試方法

Generalrequirementsandtestmethodsforreceiversofsolarthermal

powerplants

(IECTS62862-3-3:2020,Solarthermalelectricplants—Part3-3:Systemsand

components—Generalrequirementsandtestmethodsforsolarreceivers,IDT)

2021-10-11發(fā)布

2022-05-01實施

GB/T40858—2021/IECTS62862-3-3:2020

目次

BIJW I

弓iw n

i細 i

2規(guī)范性引用文件 1

3術(shù)語、定義、符號和單位 1

4集熱管性能測試 2

4.1一般規(guī)定 2

4.2標識與參數(shù) 2

4.3制造說明 2

4.4測試儀器校準 2

4.5熱損失測試 2

4.6光學(xué)特性測試 13

4.7集熱管耐久性測試 21

附錄A（資料性）測試報告格式 32

A.1集熱管說明（由制造商提供） 32

A.2測試結(jié)果——熱損失 33

A.3測試結(jié)果——光學(xué)特性測試 34

A.4測試結(jié)果——光學(xué)效率測試 34

A.5測試結(jié)果——靜態(tài)耐磨測試 35

A.6測試結(jié)果——冷凝測試 35

A.7測試結(jié)果——抗沖擊測試：方法1——冰球 35

A.8測試結(jié)果——抗沖擊測試：方法2——鋼球 36

A.9測試結(jié)果——集熱管選擇性吸收涂層熱穩(wěn)定性測試 36

A.1O測試結(jié)果——鋼管樣品選擇性吸收膜的熱穩(wěn)定性測試 36

A.11測試結(jié)果——熱循環(huán)測試 37

A.12測試結(jié)果——波紋管測試 37

附錄A（資料性）測試報告格式 32

附錄B（資料性）應(yīng)用說明：筒式加熱器熱損失測試中的溫度測量——溫度測量偏移校正 38

#寺文南犬 39

GB/T40858—2021/IECTS62862-3-3:2020

本文件按照GB/T1.1—2020（（標準化工作導(dǎo)則第1部分:標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。

本文件使用翻譯法等同采用IECTS62862-3-3：2020?太陽能光熱發(fā)電站第3-3部分：系統(tǒng)和部件集熱管通用要求與測試方法》，文件類型由IEC的技術(shù)規(guī)范調(diào)整為我國國家標準。

與本文件中規(guī)范性引用的國際文件有一致性對應(yīng)關(guān)系的我國文件如下：

-GB/T12936-2007太陽能熱利用術(shù)語（ISO9488：1999.NEQ）o

本文件做了下列編輯性修改：

-公式（3）參數(shù)說明“丁1/2/N/N-1”修正為mu’;

一公式（7）補充參數(shù)說明:“心,f是吸熱管內(nèi)徑”；

-公式⑺中的“/^，_r丁”修正為“/^.RT”；

—公式（9）參數(shù)說明中々」,s的單位“[m/°C:]”修正為“[W/（m?°C）]”；

—公式（12）中“ST”修正為“STH”;

一公式（18）中的系數(shù)《2單位“[W/（m.-C4）]，，修正為“[W/（m.°C1）]”；

—中提及的公式（12）的編號“（12）”修正為“（18）”；

—中提及的公式（12）的編號“（12）”修正為“（18）”；

-中系數(shù)6,的單位“（W/（m.°C））”多余，刪除；

-中系數(shù)卜的單位“（W/（m?°C:2））”修正為“（V2）”;

-中提及的公式（13）的編號“（13）”修正為“（19）”；

一公式（24）補充參數(shù)說明:"AT——流體溫升.單位為攝氏度（°C）”；

-中提及的“4.7.1”修正為“4-.6.2”；

—中提及的“4.7”修正為“4.6”；

-公式（B.2）補充參數(shù)說明：“式中，A，B，C，D，E，F(xiàn)為多項式系數(shù)?！?。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由中國企業(yè)聯(lián)合會提出。

本文件由全國太陽能光熱發(fā)電標準化技術(shù)委員會（SAC/TC565）歸口。

本文件起草單位：常州龍騰光熱科技股份有限公司。

本文件主要起草人：俞科、胡橋、方全喜、韓瑩瑩、張玲艷、沈偉文、孟慶言、張小龍、朱龍、王成宇。

集熱管是太陽能光熱電站的核心部件之一，集熱管的性能和耐久性對太陽能光熱電站的成功實施和穩(wěn)定運行至關(guān)重要，為了規(guī)范太陽能光熱發(fā)電站集熱管通用要求，統(tǒng)一測試方法.需要對其進行標準化。隨著國內(nèi)太陽能光熱發(fā)電站的持續(xù)建設(shè)，非常有必要建立通用的、統(tǒng)一的集熱管要求和測試方法，客觀、合理評價集熱管的性能和耐久性，推動太陽能光熱電站規(guī)范化發(fā)展，保障太陽能光熱電站長期穩(wěn)定運行。

集熱管是菲涅爾和拋物槽式電站最重要和最敏感的部件之一。大型反射鏡組對齊排列，沿反射鏡焦線聚集高達80倍太陽輻射到鍍膜且抽真空的集熱管上。產(chǎn)生的熱量通過傳熱流體輸送到發(fā)電裝置，并轉(zhuǎn)化為電能。

集熱管質(zhì)量和性能的長期穩(wěn)定性對太陽輻射能否有效轉(zhuǎn)化為熱能有著決定性的影響。為了使電站達到最高效率.集熱管必須盡可能多地吸收太陽輻射，并在損失最小的情況下將其轉(zhuǎn)化為熱能。集熱管（見圖1）主要包括：

?鋼制吸熱管：傳熱流體流經(jīng)不銹鋼吸熱管。優(yōu)質(zhì)的吸熱管涂層可將太陽輻射轉(zhuǎn)化為熱能，同時將紅外熱損失降到最低；

?玻璃套管:套管由硼硅酸鹽玻璃制成，并鍍有提高太陽透射比的減反射涂層；

?吸熱管和玻璃套管之間的充滿惰性氣體或者抽真空的區(qū)域（環(huán)形空間）：吸熱管和玻璃套管之間的真空是抑制氣體對流傳熱的必要條件；

?波紋管：波紋管是補償鋼制吸熱管和玻璃套管不同熱膨脹系數(shù)所必需的。與玻璃套管相反，吸熱管在工作時膨賬很大。

圖1集熱管示意圖

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太陽能光熱發(fā)電站集熱管通用要求與

測試方法

1范圍

本文件規(guī)定了在采用線聚焦型集熱器的太陽能光熱發(fā)電站中用于吸收聚焦后的太陽輻射并將其熱能傳遞至傳熱流體的集熱管的技術(shù)要求、測試方法、耐久性和技術(shù)性能參數(shù)。本文件中所述的集熱管由一根吸熱管和一根隔熱玻璃套管組成。

注1:本文件中所包含的大多數(shù)測試方法適用于拋物面槽式光熱發(fā)電站和菲涅爾光熱發(fā)電站中的集熱管。

本文件包含了集熱管技術(shù)特性、幾何特性和性能參數(shù)的定義，以及光學(xué)特性、熱損失和耐久性的測試方法。

注2:目前針對集熱管的不同測試方法所積累的經(jīng)驗還不足以確定哪種測試方法是最好的。本文件描述了目前可用的所有不同方法，但沒有定義一種推薦的方法。

為明確起見，在此聲明本文件中描述的熱損失測試結(jié)果并不代表安裝在商業(yè)電站集熱場的集熱管的熱損失。

在單根集熱管上進行室內(nèi)測試所獲得的熱損失數(shù)值明顯低于商業(yè)電站集熱場室外實際運行條件下的熱損失數(shù)值。因此，本文件中描述的室內(nèi)測試程序適用于集熱管的性能比較。

集熱場設(shè)計中考慮的熱損失是通過在實際太陽條件下測試運行中的完整集熱器獲得的。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T13893.2—2019色漆和清漆耐濕性的測定第2部分：冷凝(在帶有加熱水槽的試驗箱內(nèi)曝露)(IS()6270-2：2017,IDT)

ISO9488太陽能詞匯(Solarenergy一Vocabulary)

ISO9806:2017太陽能太陽能集熱器測試方法(Solarenergy—Solarthermalcollectors—Testmethods)

IECTS62862-1-1太陽能光熱發(fā)電站第1-1部分：術(shù)語(Solarthermalelectricplants一Part1-1:Terminology)

ASTMG173-03參考太陽輻射光譜標準表：37°傾斜表面上的直接法向和半球向(StandardTablesforReferenceSolarSpectralIrradiances:DirectNormalandHemisphericalon37°TiltedSurface)

MIL-E-12397橡皮擦、橡膠浮石(用于測試鍍膜光學(xué)元件)[Eraser.Rubber-Pumice(fortestingcoatedopticalelements)]3術(shù)語、定義、符號和單位

ISO9488和IECTS62862-1-1中界定的術(shù)語、定義、符號和單位適用于本文件。

1

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ISO和IEC在下列網(wǎng)址維護用于標準化的術(shù)語數(shù)據(jù)庫：

?IEC電子百科：/

?ISO在線瀏覽平臺:http:///obp

4集熱管性能測試

4.1一般規(guī)定

集熱管作為集熱場內(nèi)最重要的部件之一，對整個集熱場的性能有著巨大的影響。為了盡可能模擬出集熱管以及集熱場在使用周期內(nèi)的性能特性，M此對集熱管的特性和性能進行測試至關(guān)重要。

4.2標識與參數(shù)

集熱管通常有產(chǎn)品品牌名稱，并用不銹鋼管的外徑進行標識。另一個重要的標識參數(shù)是集熱管的長度，會隨著槽式集熱器的設(shè)計規(guī)格而變化。其他參數(shù).如：吸收比、發(fā)射率、透射比、真空度、不銹鋼管的材料、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力以及集熱管對應(yīng)使用的傳熱流體類型等可從制造商處獲得。集熱管測試報告宜納人這些參數(shù)。

4.3制造說明

除了4.2中的參數(shù)外，制造商還可提供與集熱管或其零部件的使用/制備相關(guān)的，并用于測試目的的補充說明，如在光學(xué)測量之前對樣品進行清潔等。這些說明應(yīng)在測試程序中注明，以防對測試結(jié)果產(chǎn)生影響。

4.4測試儀器校準

除非測試儀器制造商另有說明，所有使用的儀器宜至少每年校準一次。如果使用的儀器需要特別校準（如分光光度計需使用“黃金標樣”進行校準），測試報告宜注明校準日期和使用的樣品。

4.5熱損失測試

4.5.1一般規(guī)定

注:2016年，在歐盟項目STAGE-STE：歐盟第七框架計劃FP7（2007-2013）,贈款協(xié)議11）:609837］中，對來自不同制造商的五種不同集熱管進行了一輪循環(huán)測試。熱損失循環(huán)測試結(jié)果顯示，在大多數(shù)溫度下.大部分集熱管熱損失的標準偏差在6%-12%之間（見參考文獻［1］）。

在比較不同實驗室使用不同方法得出的結(jié)果時，宜考慮這些差異。當(dāng)試圖比較不同制造商的集熱管時，建議在同一機構(gòu)用相同的方法測試所有集熱管，以獲得可比較的結(jié)果。

對于熱損失測試，應(yīng)采用下列方法之一（兩種方法均在下文說明）：

?電阻加熱法；

?焦耳效應(yīng)法。

4.5.2目的

本測試的目的是表征集熱管熱學(xué)特性.包括確定熱損失曲線，以及基于測試數(shù)據(jù)計算發(fā)射率（可選）。本測試的應(yīng)用與使用拋物面槽式技術(shù)的太陽能光熱電站項目的需求有關(guān)，以此類推，也與使用菲涅爾技術(shù)的太陽能光熱電站項目的需求有關(guān)。本測試適用于拋物面槽式集熱器或菲涅爾集熱器配套的集熱管。

4.5.3集熱管的安裝與放置

一般規(guī)定

集熱管在測試臺上的安裝方式對熱損失測試的結(jié)果具有決定性的影響，因此建議按照以下章節(jié)中的說明設(shè)置測試臺。測試應(yīng)在室內(nèi)進行，以盡可能地減少外界環(huán)境對測試樣品的影響。此外.集熱管周圍大于或等于50cm空間內(nèi)宜無大的障礙物，以免限制空氣自然流通。

如果是在真空條件下進行測試，周圍的環(huán)境并不重要，因為空氣流通可以忽略不計。

測試的基本原理是基于在穩(wěn)態(tài)條件下電能和熱能的轉(zhuǎn)換。在該條件下，熱損失相當(dāng)于將集熱管維持在某個恒定溫度所需的電功率。根據(jù)在不同溫度下確定的電功率，即可獲得集熱管測試樣品的熱損失特性曲線。

測試過程可以采用不同的加熱方法對集熱管進行加熱，例如，根據(jù)焦耳效應(yīng)，通過電加熱元件，或通過附著在插人吸熱管內(nèi)部的銅管上的IR電阻加熱（示例參見參考文獻［2］）。

集熱管的安裝和初步檢查

待測集熱管應(yīng)水平放置在測試支撐架上。應(yīng)對集熱管進行目視檢查，測試報告應(yīng)記錄觀察到的任何損壞或變動。

溫度測量

應(yīng)在沿集熱管長度方向至少6個位置從吸熱管內(nèi)部使用溫度傳感器接觸測量集熱管溫度，這6個測點應(yīng)以集熱管長度中心對稱布置，測點之間的間距不超過1m。其他傳感器應(yīng)布置在靠近集熱管兩端且和集熱管接觸良好，以控制集熱管兩端的溫度梯度。建議采用=個傳感器測量玻璃套管表面的溫度。

環(huán)境溫度傳感器應(yīng)布置在距離樣品不超過2m的位置，不受熱點或氣流的影響。測試報告應(yīng)記錄環(huán)境溫度傳感器的位置。

所有的溫度傳感器應(yīng)根據(jù)測試溫度范圍進行校準。

每個溫度傳感器的平均溫度的擴展不確定度應(yīng)小于：

?吸熱管：士2°C;

?玻璃套管：士2°C；

?環(huán)境或周圍空氣：±1°C。

不確定度按照ISO9806=2017附錄D進行計算。

測量接觸點應(yīng)合適，以確保正確的測量?？刹捎眯拚椒▽鞲衅鞲浇杏绊懙臏囟忍荻冗M行補償。

由于溫度傳感器會受到氣溫，吸熱管、玻璃套管環(huán)形部分的輻射溫度，以及沿溫度傳感器導(dǎo)線導(dǎo)熱的影響，測量中將溫度傳感器按壓到吸熱管或玻璃套管上往往導(dǎo)致測量不準確。可采用參考測量的方法來確保測量裝置的有效性或?qū)y量值進行修正，詳見附錄B。如果進行了溫度修正.應(yīng)在測試報告中注明。

功率測量

電加熱功率測量設(shè)備的精度應(yīng)不低于實際讀數(shù)的3%。

數(shù)據(jù)采集頻率

測試用功率傳感器應(yīng)進行校準。數(shù)據(jù)采樣周期應(yīng)不大于20s,最小采樣樣本量應(yīng)能確保測試具有3

統(tǒng)計學(xué)代表性。

4.5.4檢查

測試結(jié)束后應(yīng)檢查集熱管，并留意觀察到的任何變化。測試報告應(yīng)記錄觀察到的變化，可加上照片。

4.5.5測試方法——電阻加熱法

測量

應(yīng)至少測量以下數(shù)據(jù)。

測試之前：

?用測量儀器（如卷尺）測量環(huán)境溫度下金屬吸熱管的長度，測量儀器精度為1mm，宜將儀器插人管內(nèi)，從一端到另一端測量；

?用卡尺測量環(huán)境溫度下吸熱管的直徑（內(nèi)徑和外徑），測量儀器精度至少為1/10mm；?以吸熱管上的特定端部或具體位置為基準點，用測量儀器（如卷尺）測量溫度傳感器的位置，測量儀器精度至少為1mm。

在測試期間：

?吸熱管的溫度；

?玻璃套管的溫度（可選）；

?周圍空氣的溫度；

?電阻加熱器或使用的其他任何元件提供的電功率。

測試程序和時間

測試是在吸熱管溫度和加熱功率穩(wěn)定的狀態(tài)下進行的。因此，在較長的評估期內(nèi)采用以下算術(shù)平均值方式評估被測量，也稱為測點。

最短評估時長見表1。

表1評估時長

吸熱管溫度/°c

最短評估時長/min

100?200

240

200?300

120

300?400

60

400?500

30

>500

15

表2列出了評估期間應(yīng)達到的穩(wěn)定性和均勻性要求。

表2監(jiān)測要求

監(jiān)測參數(shù)

穩(wěn)定性要求

吸熱管溫度

±0.5°C

吸熱管溫度均勻性STH

<0.04Tabs,meanCC)

熱損失系數(shù)［公式（2）］

±1%

環(huán)境溫度

20°C±10°C

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表2中的穩(wěn)定性要求是針對目標測點在1min內(nèi)簡單移動平均值(無權(quán)重)。吸熱管溫度的穩(wěn)定性是指每個溫度傳感器的時間穩(wěn)定性。

吸熱管在時間t時刻的溫度均勻性定義為同一時刻最高測量溫度與最低測量溫度之差除以平均溫度：

測量過程中，沿吸熱管長度方向的不同測點溫度之間的最大差值很重要，因為它可以表明涂層的均勻性。

測試報告宜體現(xiàn)均勻性值STH。此外，如果在測試過程中發(fā)現(xiàn)Sth>2%,測試報告宜提出警告。?實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)的方法：

可以使用PI或PID控制器來控制電功率輸人，以便達到目標溫度和穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)加熱器設(shè)定點不發(fā)生變化，并且玻璃套管中部溫度和吸熱管溫度在至少15min內(nèi)變化低于0.5°C時，視為達到穩(wěn)定狀態(tài)。

?在整個穩(wěn)態(tài)期應(yīng)遵循均勻性要求。

一旦確認集熱管兩端絕熱工藝完好且達到吸熱管所需測試溫度，應(yīng)進行穩(wěn)定狀態(tài)的測量。穩(wěn)定狀態(tài)測量時間應(yīng)持續(xù)15mm，在此期間應(yīng)驗證表2所列的穩(wěn)定性要求。在每個穩(wěn)態(tài)期之前，應(yīng)有30min的時間來驗證表2所列的穩(wěn)定性要求。

熱損失系數(shù)(HL)計算

應(yīng)采用測量點平均值計算熱損失系數(shù)。

測量不確定度應(yīng)按照ISO9806:2017附錄D進行計算。

集熱管的熱損失系數(shù)定義為：

式中：

HL ——集熱管熱損失系數(shù)，單位為瓦特每米(W/m)；

P“ —電加熱元件/消耗的電功率，單位為瓦特(W);

HLends—集熱管兩端的熱損失系數(shù)，單位為瓦特每米(W/m)。

LhcE<25X：)——環(huán)境溫度(25°C+10°C)下集熱管的長度，應(yīng)測量集熱管長度，單位為米(m)。以使用銅管加熱器的測試臺為例，此種測試臺僅對集熱管兩端進行了保溫，宜按如下方式計算集熱管端部熱損失系數(shù)：

式中：

HH,—集熱管端部溫度，假設(shè)有N個傳感器，如果測試平臺采用電加熱元件，則

'm：為銅管末端的溫度傳感器測得溫度，單位為攝氏度(°c);一銅導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦特每米攝氏度[W/(m?°C)];

一銅管(加熱器)表面積，單位為平方米(m2)；

一端部傳感器之間的間距，單位為米(m)。

計算集熱管的平均溫度時，應(yīng)考慮每一個傳感器在沿吸熱管長度方向上覆蓋范圍的權(quán)重:

SiTab5;pI

式中：

Tabs；—傳感器i測量的吸熱管溫度，單位為攝氏度(°0;

P，——所使用的權(quán)重。

玻璃套管的平均溫度為:

Si丁gi，?Pi81,0

式中：

Tgi,Oi

一傳感器Z測量的玻璃套管外部溫度，單位為攝氏度(°C);

Pi

一所使用的權(quán)重。

用于確定吸熱管和玻璃套管溫度的權(quán)重可以通過公式(6)計算：

A,

PiA

abs

(6)

式中：

(7)

Aabs是室溫下吸熱管的內(nèi)表面積，A,是溫度傳感器f最靠近的所能覆蓋的吸熱管內(nèi)表面積,6/^是吸熱管內(nèi)徑。

可選：一般情況下，測量點的結(jié)果通常為一對數(shù)據(jù)：集熱管熱損失系數(shù)和吸熱管平均溫度丁abs，這兩者都有相關(guān)的不確定度U(HL)和M(Tabs)。將熱損失系數(shù)HL視為溫度Tabs的函數(shù)有利于只將熱損失系數(shù)HL與不確定度相關(guān)聯(lián)，即可以通過以下公式將溫度的不確定度M(Tabs)和熱損失的不確定度u(HL)合并到一個熱損失的合成不確定度mc(HL)中：

2

?U2(Tabs)

ui(HL)=u2(HL)+

妞L(Tabs)

_3Tabs

3hI(丁\

偏導(dǎo)數(shù)可以通過多項式插蹴

發(fā)射率計算(可選)

僅當(dāng)吸熱管和玻璃套管之間的環(huán)形空間處于真空(沒有充人惰性氣體)時，才能計算發(fā)射率。從測試結(jié)果計算發(fā)射率可采用以下幾個步驟(可選)。

首先計算吸熱管外表面溫度Tabs,。:

丁—7"

abs,oiabs,i

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式中：

HL——集熱管對應(yīng)溫度為Tabs時的熱損失系數(shù)，單位為瓦特每米(W/m)；

rab，.。 吸熱管外徑，單位為米(m);

rabs>i——吸熱管內(nèi)徑，單位為米(m);

々abs——吸熱管導(dǎo)熱系數(shù)，由集熱管制造商提供，單位為瓦特每米攝氏度[W/(m?°C)];TabSli——吸熱管的內(nèi)壁溫度(也稱Tabs),單位為攝氏度(°C)。

注：吸熱管的rabs,i和rabs.。數(shù)據(jù)均由制造商提供，公式(10)中的玻璃套管直徑數(shù)據(jù)也由制造商提供。其次，計算玻璃套管的內(nèi)壁溫度Tgl,i:

2kKb1

(10)

式中:

rgl,?！Ａ坠芡鈴?，單位為米(m);

rgi,;——玻璃套管內(nèi)徑，單位為米(m);

kg[——玻璃套管導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦特每米攝氏度[W/(m?°C)];

Tgl,0——玻璃套管的外壁溫度，單位為攝氏度(°C)。

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最后，通過Forristal公式［公式（11）］計算吸熱管的發(fā)射率eabs:

€abs

2兀rabs,off(T.

4

abs,o(K)

HL

4、tTT Sgl/abs?o

1gl,i(K))— |

(11)

,i(K)

￡gl'rgl,i

#

式中:

egl——玻璃發(fā)射率（制造商提供數(shù)據(jù)，如未提供，則為0.89）；a——史蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)。

4.5.6測試方法——焦耳效應(yīng)法測試設(shè)備原理圖

焦耳效應(yīng)加熱法是將吸熱管本身作為加熱器以提供所需的功率使集熱管達到一定的溫度。

如圖2所示，用兩根絕緣良好的鋼管（最小長度220mm）和集熱管兩端進行機械和電氣連接，其外徑和厚度與被測吸熱管相同。

3

電源

圖2焦耳效應(yīng)加熱法示意圖

延長管的兩端連接電源。測試期間測量一些關(guān)鍵點的電壓以及流人電路的電流，以確定在不同部分傳輸?shù)轿鼰峁艿拇_切功率。

有效電壓測量

應(yīng)用合適的探測頭從吸熱管內(nèi)部（無法接觸到鋼管的地方）和/或從外部在圖2所示的其他位置接觸吸熱管來測量集熱管上的有效電壓。

測量有效電壓差宜至少在以下位置以測試裝置一端為低壓基準進行：在圖2中的第1點；靠近裝置另一端的另一個電流連接夾（第2點）；盡可能靠近集熱管兩端（第3點和第4點）；至少在沿集熱管長度方向的其他3個位置（第5點至第7點），通過中心對稱布置以評價集熱管中間位置熱損失值。

每個電壓傳感器的擴展不確定度應(yīng)小于±1mV。不確定度計算按照ISO9806:2017附錄D確定。電流測量

應(yīng)使用串聯(lián)在電回路中的合適儀器測量流人集熱管的電流，電流傳感器的擴展不確定度應(yīng)小于±0.1A，不確定度計算按照ISO9806：2017附錄D確定。

功率測量

測量電熱功率的設(shè)備（基于電壓和電流測量值的計算結(jié)果）的不確定度應(yīng)達到實際讀數(shù)的2%?3%。

數(shù)據(jù)采集頻率

測試用功率傳感器應(yīng)進行校準。數(shù)據(jù)采樣周期不應(yīng)大于20s，最小采樣樣本量應(yīng)能確保測試具有統(tǒng)計學(xué)代表性。

測量

應(yīng)至少測量以下數(shù)據(jù)。

測試之前：

?用測量儀器（如卷尺）測量環(huán)境溫度下金屬集熱管吸熱管的長度，測量儀器精度為1mm,儀器宜插人管內(nèi)，從一端到另一端測量；

?用卡尺測量環(huán)境溫度下吸熱管的直徑（內(nèi)徑和外徑），測量儀器精度至少為1/10mm；?以吸熱管上的特定端部或具體位置為基準點，用測量儀器（如卷尺）測量溫度傳感器的位置，測量儀器精度至少為1mm；

?以吸熱管上的特定端部或具體位置為基準點.用測量儀器（如卷尺）測量電壓傳感器的位置，測量儀器精度至少為1mm。

測試期間：

?吸熱管溫度；

?玻璃套管溫度（可選）；

?周圍空氣溫度；

?不同測量點電壓差；

?回路電流；

?電阻加熱器或使用的其他任何元件提供的電功率。

測試條件

環(huán)境溫度傳感器應(yīng)布置在距離樣品不超過2m的位置，不受熱點或氣流的影響。

測試臺

測試臺見圖3。

圖3集熱管熱損失測試臺

GB/T40858—2021/IECTS62862-3-3:2020

測試臺設(shè)置

如圖3所示，集熱管兩端和兩個簡單的加熱器以機械和電氣方式（通過螺栓或其他合適的系統(tǒng)）連接，這些加熱器由兩根直徑與吸熱管相同、長度不小于220mm的鋼管組成。

加熱器外表面通過覆蓋高溫玻璃棉（厚度約25mm,外層覆蓋鋁板）來隔熱。

加熱器的末端部分由插人管內(nèi)長度不小于80mm的玻璃棉進行隔熱。

端部加熱器的目的是減小軸向溫度梯度，使集熱管的軸向熱損失最小。加熱器的自由端與夾具通過螺栓或其他合適的方式連接。

用于測量吸熱管和玻璃套管軸向溫度分布的溫度傳感器的典型軸向布置見圖4。

單位為毫米

Tm

V

丁 ?,■ T

1cc3Icc21 icb2 !ca3^^/ca2

圖4熱電偶位置和電壓測量段

0測試條件

環(huán)境溫度傳感器應(yīng)布置在距離樣品不超過2m的位置，不受熱點或氣流的影響。

1測試程序和時間（按電阻加熱法）

測試是在集熱管溫度和加熱功率穩(wěn)定的狀態(tài)下進行的。因此，在較長的評估期內(nèi)采用以下算術(shù)平均值方式評估被測量（也稱“測點”）。

最短評估時長見表3。

GB/T40858—2021/IECTS62862-3-3=2020

表3評估時長

吸熱管溫度/°c

最短評估時長/min

100?200

240

200?300

120

300?400

60

400?500

30

>500

15

表4列出了評估期間應(yīng)達到的穩(wěn)定性和均勻性要求。

表4穩(wěn)定性要求

監(jiān)測參數(shù)

穩(wěn)定性要求

吸熱管溫度

±0.5°C

吸熱管溫度均勻性STH

<0.04Tabs._?('C)

熱損失系數(shù)[公式(2)]

±1%

環(huán)境溫度

20°C±10°C

表4中的穩(wěn)定性要求是針對目標測點在1min內(nèi)簡單移動平均值(無權(quán)重)。吸熱管溫度的穩(wěn)定性是指每個溫度傳感器的時間穩(wěn)定性。

吸熱管在時間f時刻的溫度均勻性STH(i)定義為同一時刻最高測量溫度與最低測量溫度之差除以平均溫度：

ft "^abs，max丁abs.min /i、

^TH— 〒 K丄Z)

abs,mean

測量過程中，沿吸熱管長度方向的不同吸熱管測點溫度之間的最大差值很重要，因為它可以表明涂層的均勻性。

測試報告宜體現(xiàn)均勻性值STH。此外，如果在測試過程中發(fā)現(xiàn)Sth>2%,測試報告宜提出警告。可以使用PI或PID控制器來控制電功率輸人，以便達到目標溫度和穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)加熱器設(shè)定點不發(fā)生變化，并且玻璃套管中部溫度和吸熱管溫度在至少15min內(nèi)變化低于0.51時，視為達到穩(wěn)定狀態(tài)。

在整個穩(wěn)定狀態(tài)期間應(yīng)遵循均勻性要求。

一旦確認集熱管兩端絕熱工藝完好且達到吸熱管所需試驗溫度，應(yīng)進行穩(wěn)定狀態(tài)的測量。穩(wěn)定狀態(tài)測量時間應(yīng)持續(xù)15min，在此期間應(yīng)驗證表4所列的穩(wěn)定性要求。在每個穩(wěn)態(tài)期之前，應(yīng)有30min的時間來驗證表4所列的穩(wěn)定性要求。

2熱損失系數(shù)評估

評估集熱管中間部分熱損失系數(shù)：

在此條件下，集熱管穩(wěn)態(tài)下的單位長度中間部分熱損失可按以下方式評估：

HL(丁5?6)=匕了61coscp (13)

式中：

HL(T5~s)——中間部分熱損失系數(shù)，單位為瓦特每米(W/m)；

T5~6 ——吸熱管在圖4中5~6之間的平均溫度，單位為攝氏度（°C）;

△V5~6 ——5?6之間的有效電壓差，單位為伏特（V）;

L5~6 ——25°C時5?6之間的長度，單位為米（m）;

I ——有效電流，單位為安培（A）;

cp —電壓與電流之間的相位角，單位為弧度（rad）。

評估整根集熱管的熱損失系數(shù)：

穩(wěn)態(tài)下單位長度集熱管熱損失計算如式（14）：

14)

HL（T）=△:3~4Jcos<p

式中：

HL（T）——集熱管熱損失系數(shù)，單位為瓦特每米（W/m）;

T ——吸熱管平均溫度，單位為攝氏度（°C）;

L ——25°C時吸熱管長度，單位為米（m）;

△V3~4——3?4之間的有效電壓差，單位為伏特（V）;

I ——有效電流，單位為安培（A）;

<p ——電壓與電流之間的相位角，單位為弧度（rad）。

4.5.7發(fā)射率計算（可選）

僅當(dāng)吸熱管和玻璃套管之間的環(huán)形空間處于真空（沒有充人惰性氣體）時，才能計算發(fā)射率。從測試結(jié)果計算發(fā)射率可采用以下幾個步驟（可選）。

首先計算吸熱管外表面溫度Tabs，。：

15)

式中:

HL——集熱管對應(yīng)溫度為Tabs時的熱損失系數(shù)，單位為瓦特每米（W/m）；

rabs,o 吸熱管外徑，單位為米（m）;

rabs.;——吸熱管內(nèi)徑，單位為米（m）;

kais——吸熱管導(dǎo)熱系數(shù)，集熱管制造商提供，單位為瓦特每米攝氏度［W/（m?°C）］;Tabsii——吸熱管的內(nèi)壁溫度（也稱Tabs）,單位為攝氏度（°C）。

注：吸熱管的rabs.:和rabs，。數(shù)據(jù)均由制造商提供，公式（16）中的玻璃套管直徑數(shù)據(jù)也由制造商提供。其次，計算玻璃套管內(nèi)壁溫度:rgU:

16)

式中:

rgll0——玻璃套管外徑，單位為米（m）;

rghi——玻璃套管內(nèi)徑，單位為米（m）;

ksl——玻璃套管導(dǎo)熱系數(shù)，集熱管制造商提供，單位為瓦特每米攝氏度［W/（m-°C）］;

Tgl,0——玻璃套管外壁溫度，單位為攝氏度（°C）。

最后，通過Forristal公式［公式（17）］計算吸熱管的發(fā)射率eabs:

€abs

2?CTabs>(丁'abs，o(K)

17)

式中：

——玻璃的發(fā)射率（制造商提供數(shù)據(jù)，如未提供，則為0.89）；

<7——史蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)。

4.5.8熱損失系數(shù)與發(fā)射率曲線模型

—般規(guī)定

采用最小二乘法通過統(tǒng)計擬合來計算熱損失系數(shù)HL曲線參數(shù)和發(fā)射率e曲線參數(shù).求出和所述曲線。

熱損失系數(shù)曲線

由測試結(jié)果推導(dǎo)出每根集熱管在各工作溫度（Tabs）下的熱損失系數(shù)。熱損失系數(shù)采用公式（18）表東:

HL=?iTabs十a(chǎn)] （18）

系數(shù)axCW/Cm.°C）]和a2[W/（m.°C'1）]為擬合參數(shù)。

公式擬合選擇溫度和溫度的四次方是由集熱管本身的傳熱機制決定的，公式（18）中的第一項是指對流散熱損失，而第二項是對環(huán)境的輻射散熱損失。

注：曲線為經(jīng)驗擬合曲線。

測試報吿應(yīng)附圖包含熱損失系數(shù)數(shù)據(jù)點和根據(jù)公式（18）在測溫范圍內(nèi)的擬合獲得的集熱管熱損失系數(shù)曲線。

集熱管熱損失系數(shù)曲線的示例見圖5。

r^/'c

圖5熱損失系數(shù)曲線示例

熱損失插值

所需溫度范圍的集熱管熱損失系數(shù)結(jié)果HL（TIllls）可通過插值方法獲得。插值計算有兩種方法，宜在報告中明確所選擇的方法。

?通過熱損失系數(shù)曲線進行插值。利用公式（18），可以計算出相應(yīng)溫度下的熱損失系數(shù)。公式（18）與測量曲線的系統(tǒng)偏差很小。因此，在對導(dǎo)熱油集熱管進行插值計算時.公式（18）的參數(shù)應(yīng)以250°C、300°C、35O°C和400°C（各為±10°C）的熱損失系數(shù)測量數(shù)據(jù)計算，插值應(yīng)以

250°C、300°C,350°C或4001為基準。在對熔鹽集熱管進行插值計算時，公式（18）的參數(shù)應(yīng)以250°C,300°C、400°C、500°C和550°C（各為±10°C）的熱損失系數(shù)測量數(shù)據(jù)計算，插值至

250°C、3OO°C、400°C、500°C或550°C。

?樣條插值。應(yīng)采用非扭結(jié)條件下的=次樣條進行插值。吸熱管溫度r,bs和熱損失系數(shù)hl成對的測量結(jié)果在下文稱為扭結(jié)。三次樣條為分段定義的三階多項式，每一個多項式在兩個相鄰的扭結(jié)之間確定，M此N個扭結(jié)對應(yīng)有N—1個多項式。多項式集要求包含多個扭結(jié)，以保證一階導(dǎo)數(shù)在扭結(jié)處連續(xù)以及二階導(dǎo)數(shù)在扭結(jié)處也連續(xù)。有了這些要求，多項式還剩下兩個自由度。因此，為選擇其余兩個自由度通常的做法是要求三階導(dǎo)數(shù)在第二個扭結(jié)及倒數(shù)第二個扭結(jié)處均連續(xù)，這一額外的要求也被稱為非扭結(jié)條件。采用內(nèi)插時，插值范圍不應(yīng)偏離實際測量值15°C;采用外推時，插值范圍不應(yīng)偏離實際測量值5°C。

發(fā)射率曲線（可選）

由測試結(jié)果推導(dǎo)出集熱管在各工作溫度Tal,?下的發(fā)射率。發(fā)射率采用公式（W）表示：

=bi+b21’L （19）

系數(shù)是發(fā)射率系數(shù)。

系數(shù)A,（°C-2）是吸熱管溫度二次方對應(yīng)的發(fā)射率系數(shù)。

測試報告應(yīng)附圖包含實驗數(shù)據(jù)點和根據(jù)公式（19）推導(dǎo)的吸熱管溫度Tahs對應(yīng)的發(fā)射率曲線。公式（19）不宜在最低測量溫度以下使用。測試期間應(yīng)記錄測量結(jié)果、電能消耗、環(huán)境溫度、吸熱管及玻璃套管的平均溫度。報告應(yīng)列明所有異常情況.并附上最終測試條件下測試樣品的照片或圖表。

4.5.9測試報告

見附錄A。

4.6光學(xué)特性測試

4.6.1—般規(guī)定

本測試的目的是表征集熱管的光學(xué)特性。

本測試的應(yīng)用與拋物面槽式技術(shù)和菲涅爾技術(shù)太陽能光熱電站項目的需求有關(guān)。本測試適用于拋物面槽式集熱器或菲涅爾集熱器配套的集熱管。

應(yīng)采用下列方法之一測試光學(xué)特性：

?測量樣品透射比r和吸收比a的方法（可在預(yù)先準備好的樣片上進行，或?qū)茏舆M行破壞性測試）（見4.6.2）；

?非破壞性方法測量整管透射比t和吸收比a（見4.6.3）；

?非破壞性方法測量整管rX?,采用橢圓形日光模擬器（見4.6.5）或室外試驗臺（見4.6.4）。集熱管至少應(yīng)按上述一種光學(xué)方法進行測試。

應(yīng)當(dāng)指出，由于測試方法和測試過程中存在的一系列誤差源，在實際測試中采用4.6.2和4.6.3比采用4.6.4和4,6.5得出結(jié)果的不確定度要小得多。下文給出了一種使用分光光度計表征玻璃套管和吸熱管光學(xué)特性的方法。

4.6.2目的

_般規(guī)定

本測試的目的是通過測量太陽能光熱技術(shù)所使用材料的光譜半球向反射比和透射比，計算太陽能吸收比和透射比。本測試方法使用配備積分球的分光光度計，同時也規(guī)定了通過實測光譜數(shù)據(jù)計算太陽光譜加權(quán)數(shù)據(jù)的方法。

本測試適用于太陽能光熱技術(shù)（線聚焦集熱器）中使用的集熱管材料，以及在同樣的技術(shù)中作為套管的帶或不帶減反射涂層的玻璃材料。

一般方法

本測試方法采用配備積分球的分光光度計在300nm?2500nm波長范圍內(nèi)測量光譜近正交半球向透射比（或反射比）.并通過IECTS62862-1-1中定義的標準太陽光譜計算加權(quán)平均的太陽能透射比或吸收比。

太陽能吸收比和透射比是評估太陽能光熱發(fā)電站光學(xué)效率的關(guān)鍵參數(shù)。本測試方法旨在提供可重復(fù)數(shù)據(jù)，適用于各實驗室之間或同一實驗室不同時間測試結(jié)果的比較，以及不同材料測試數(shù)據(jù)的比較。對于使用太陽直接輻射的應(yīng)用.應(yīng)采用ASTMG173-O3AM1.5D太陽輻射光譜計算太陽能反射比。

儀器

.1_般規(guī)定

測試報告應(yīng)充分、詳細說明分光光度計的類型、測試裝置不確定度、用于校準儀器的標準參考樣品和/或工作參考樣品。

.2分光光度計

測試需使用帶有積分球的可在300nm~2500nm太陽能光譜范圍內(nèi)測量樣品或材料光譜特征的分光光度計。其設(shè)計應(yīng)確保樣品可以與透射比測試球形樣品孔和反射比測試球形樣品孔直接接觸，以便人射輻射能夠以接近于與樣品平面垂直（小于15°）的方向人射，這樣反射輻射中的光譜分量就不會穿過積分球樣品孔造成損失。應(yīng)防止環(huán)境光進人到積分球中。

積分球的內(nèi)表面應(yīng)有穩(wěn)定的高漫反射涂層.聚四氟乙烯和BaS（）4等材料可滿足要求。積分球的開孔面積與球壁加上開孔面積之和的比值應(yīng)低于4%。這一較小的開孔比例確保了采樣信號在到達球形積分探測器之前保持信號的完整性，積分球尺寸＞150mm為佳。

.3參考樣品

一般來說，既要有標準參考樣品，也要有工作（對比）參考樣品。標準參考樣品是校準儀器和工作參考樣品的主要手段。

對于透射比試樣（玻璃或玻璃上的減反射涂層），應(yīng)使用人射輻射作為評估透射光的標準比照。對于透射比非常高的樣品，需修正零基準線。可采用光阱、散射黑體材料或?qū)⒐馐帘蔚仁侄涡拚慊鶞示€。

樣品與條件

從集熱管切取測試樣品，所需樣品大小取決于積分球尺寸。樣品尺寸應(yīng)足夠大，以能夠覆蓋積分球的樣品孔。對于曲面樣品，覆蓋積分球樣品孔的部分宜趨于平面。在此情況下.應(yīng)使用特殊的固定架，使曲面樣品和積分球樣品孔貼合良好。

測試程序

在300nm—2500nm波長范圍內(nèi)，所有測量應(yīng)至少每隔10nm記錄一個值。

透射比：測量透射比時，用表面涂層及光學(xué)特性與積分球內(nèi)壁相同的物品將位于積分球背后的樣品孔蓋住。在不放人任何樣品的情況下記錄一次光譜曲線，然后再在積分球試樣孔光束人口上放置樣品.再記錄一次光譜曲線。

當(dāng)光束僅穿過玻璃套管的單側(cè)或玻璃套管的半環(huán)形切片時，采用公式(20)計算光譜透射比：r(A)=(SA-ZA)/(1OOA-ZA) (20)

式中：

SA——樣品位于光束人口時記錄的讀數(shù)；

Za——樣品光束被不透明材料遮擋時的零基準線讀數(shù)；

100,——光束人口上未放人樣品時記錄的讀數(shù)。

吸收比：通過1減去半球向反射光譜數(shù)值獲得吸熱管樣品吸收比，即公式(21)中rA=0。tn+n+A=1 (21)

反射比測量：記錄上述零基準線讀數(shù)以及將工作參考樣品放置在樣品孔上時的100%線讀數(shù)。將樣品放在樣品孔上，記錄樣品光譜反射比。將光譜分量納人反射比的測量中。

采用公式(22)計算波長為A時樣品的光譜反射比^(A):

p(A)=[(SA-ZA)/(100A-ZA)J^ (22)

式中：

SA——記錄的樣品讀數(shù)；

Za——零基準線讀數(shù)；

100、——100%線讀數(shù)；

〆——波長為A時經(jīng)校準的工作參考樣品的光譜反射比。

測試報告

測試報告應(yīng)包括以下信息：

?受測試材料的完整規(guī)格，取樣集熱管、樣品大小和厚度、表面輪廓(如有)。

?太陽能透射比、吸收比或反射比，或所有三項，有效位數(shù)為0.001或0.1%。

?所用儀器的規(guī)格，商業(yè)儀器：制造商名稱與型號，包括改裝、附件、積分球大小等。其他儀器應(yīng)作詳細說明.包括其對準確度的估計。

?測量中所使用的參考樣品的完整規(guī)格。

?用于計算太陽能光學(xué)性能的參考太陽光譜分布。

4.6.3無損光學(xué)特性測試(可選)

一般規(guī)定

注：這是一種常規(guī)吸收比或透射比的測量方法。它不等同于4.6.1中所述的測量方法.后者是一種常規(guī)半球吸收比或透射比測量方法。

冃的

測試目的是表征集熱管光學(xué)特性，在集熱管完好的情況下.測量沿集熱管長度方向不同位置玻璃套管太陽光譜透射比和吸熱管反射比。通常情況下，一個設(shè)備可同時進行兩種測試，一個系統(tǒng)用于透射比測試，另一個系統(tǒng)用于吸收比測試(見圖6)。

測試前應(yīng)按照制造商的說明清洗樣品。

儀器——實驗室裝置

應(yīng)采用具備以下要求的儀器以準平行輻射和準正交入射方式測量光譜反射比和光譜透射比：

?光譜范圍：300nm~2500nm，每隔10nm記錄一個測量值；

?近似正交人射：與法線呈6°-15°的人射角；

?最小受光角：12.5mrado

玻璃管

不銹鋼管

通過玻璃管(在不銹鋼管下方，光源信號不接觸不銹鋼管)測試透射比，一側(cè)是發(fā)射傳感器，另一側(cè)是接收傳感器

測試條件

對于周圍空氣溫度，不同測試點所允許的最大變化范圍為20°C±10°C。

溫度傳感器放置在距離集熱管不超過2m，距地面＞2m的位置，避免靠近加熱源或冷卻源(如通氣口、外壁、熱源附近等)。

程序

應(yīng)沿集熱管長度方向至少10個不同位置測量光譜反射比和光譜透射比。

測試結(jié)果與報告

應(yīng)使用公式(23)計算：

(1—(0(A;))E(A,)AA, Sa^(A,)E(A;)AA,

=—! rs=— (23)

式中：

as ——光譜吸收比；

AA

zl\z(\r

實測光譜反射比;

實測光譜透射比;

TS 光譜透射比；

A, ——實測波長，單位為納米(nm)；

AA, 相應(yīng)波長的間隔，單位為納米(nm);

E(A,)——太陽直接輻射AM1.5D的光譜分布(即可以使用ISO9845-1或ASTMG173)。SA,

應(yīng)通過實測特定波長進行插值確定，并應(yīng)適當(dāng)?shù)貙?yīng)波長的差值進行求和。測試報告至少應(yīng)包括：

?環(huán)境溫度；

?實測波長；

?所用設(shè)備；

?人射方向與法線的角度；

?受光角；

?太陽能吸收比與太陽能透射比；

?用于積分的太陽光譜；

?測量準確度；

?測量點的尺寸；

?樣品清潔方式。

4.6.4光學(xué)效率測試——瞬態(tài)法（可選）

目的

集熱管光學(xué)效率測試的目的是在熱損失為零的穩(wěn)態(tài)太陽輻射期間通過評估集熱管內(nèi)循環(huán)流體溫度隨時間的斜率來確定集熱管對太陽輻射的光學(xué)吸收比。光學(xué)效率是通過簡單的能量平衡計算得出。測試是在室外測試臺上自然太陽輻射下進行，即使用的是實際太陽光譜。這種測試是非破壞性的，并且在一次測量中提供了以下信息：集熱管的光學(xué)效率，即吸收比和透射比的綜合值。

一般規(guī)定

光學(xué)效率測試測量的是在穩(wěn)態(tài)太陽輻射的區(qū)間內(nèi)，在玻璃套管平均溫度接近吸熱管平均溫度的點附近，當(dāng)熱損失為零，即流體溫度與環(huán)境溫度相近時，流體溫度隨時間的斜率?？梢杂萌魏我唤M幾何形狀相似的樣品進行比較試驗。測量過程中，吸熱管受到太陽輻射，應(yīng)在試驗過程中對太陽輻射進行測量。

在接近環(huán)境溫度的冷集熱管上進行評估。

設(shè)備

測試臺應(yīng)具有以下特征（見圖7示例）：

?安裝集熱管的空腔：該空腔要求開槽寬度小于吸熱管的直徑，以保證法向直接輻射直接通過并照射在吸熱管上，但是其他任何方向的輻射，特別是周圍表面的反射光線不能照射在吸熱管上。開槽的總長度應(yīng)與測試樣品長度相等。

?用于支撐裝有吸熱管空腔的支架。在測試過程中，支架應(yīng)使開口槽平面垂直于太陽直接輻射。?測試過程中使管內(nèi)的水再循環(huán)避免液體分層的系統(tǒng)。

儀器

?輻照強度計:非線性低于0.5%，溫度依賴性低于1%，方向誤差低于10W/m2，光譜范圍250nm?3500nm;

?溫度傳感器：測量范圍內(nèi)不確定度小于士0.5°C。

35

3

標引序號說明：

1——集熱管：

2——溫度傳感器；

3——輻照強度計；

4——環(huán)境溫度傳感器；

5一循環(huán)泵；

6——空腔。

a）簡化的系統(tǒng)方案 b）實際設(shè)備的外觀（由阿爾梅里亞的

CIEMATPlataformaSolar提供）

圖7光學(xué)效率測試臺——瞬態(tài)法

測試描述和條件

測試前，按照制造商的說明清洗樣品。

應(yīng)測量以下數(shù)據(jù)：

?集熱管外形尺寸；

?傳熱流體溫度；

?玻璃套管溫度；

?吸熱管表面溫度；

?輻照強度計輻射讀數(shù)；

?周圍空氣溫度。

程序

該測試測量當(dāng)玻璃套管溫度接近吸熱管溫度、流體溫度接近環(huán)境溫度時，即熱損失為零時流體溫度上升隨時間的關(guān)系。測試結(jié)果是在自然太陽輻射下整根集熱管的綜合光學(xué)效率值，包括玻璃套管及其減反射涂層和吸熱管選擇性吸收涂層的特性。

樣品集熱管以南北向放置在測試臺的空腔中?？涨簧喜坑幸粋€至少小于或等于待測集熱管樣品的縱向槽，該槽的寬度足以使所有通過它的太陽直接輻射集中在吸熱管管壁上。腔體的位置垂直于太陽直接輻射，即槽孔的平面垂直于太陽直接輻射。流體溫升應(yīng)在穩(wěn)態(tài)輻射條件下進行測量，通常為10min.大約在玻璃套管的溫度（如有玻璃套管，如無玻璃套管則為環(huán)境溫度）和吸熱管的溫度相同時進行.因為此時熱損失為零。測試應(yīng)在接近太陽正午時進行，以獲得恒定太陽輻射。

如果在某一特定測量期內(nèi)，表5中所標明的實驗參數(shù)與其平均值的偏差均未超過表5中規(guī)定的限值，則認為集熱管在某一測量期內(nèi)一直處于正常工作狀態(tài)。為了確定存在一個充足的測量期，應(yīng)將連續(xù)

1s內(nèi)所取的每個參數(shù)的平均值與測量期內(nèi)的平均值進行比較（測試條件應(yīng)是靜止的）。

表5測量期間測量參數(shù)的允許偏差

參數(shù)

平均值的允許偏差

測試輻射

±1%

環(huán)境溫度

±5°C

測試流體溫度和線性擬合值的差（即殘差）

±0.15°C

集熱管光學(xué)效率計算

由能量平衡計算出光學(xué)效率，得出公式（24）:

7rec,opt=aXr=S,M,-XcpiX（^-）=MXcPX（^~） （24）

式中：

7ree,opt——集熱管光學(xué)效率（單元）；

a ——吸熱管吸收比（單元）；

r ——玻璃套管（如有玻璃套管）透射比（單元）；

i 系統(tǒng)中的每個部件；

M.——系統(tǒng)部件的質(zhì)量，單位為千克（kg）；

cpi——系統(tǒng)部件I的比熱容，單位為焦耳每千克攝氏度［J/（kg?°C）］；

M 整個系統(tǒng)質(zhì)量，單位為千克（kg）;

Cp——整個系統(tǒng)比熱容，單位為焦耳每千克攝氏度［J/（kg?°C）］；

AT——流體溫升，單位為攝氏度（°C）;

Lt——測試時間間隔，單位為秒（s）;

E ——照射到集熱管上的總太陽輻射，單位為瓦特每平方米（W/m2）;

A ——空腔槽孔的開口面積，單位為平方米（m2）。

測試期間.AT/Az為線性擬合曲線?。∣的斜率。應(yīng)使用與平均流體溫度相對應(yīng)的系統(tǒng)比熱容值。為了杜絕熱損失，吸熱管管內(nèi)的流體溫度與環(huán)境溫度之差不得超過10°C。

4.6.5光學(xué)效率測試（可選）

目的

集熱管光學(xué)效率測試的目的是通過在測量期間評估流經(jīng)集熱管流體的焙增來確定集熱管對太陽輻射的光學(xué)吸收比，測試在一個配有日光模擬器的實驗室測試臺上進行。本測試為非破壞性測試，并在一次測量中獲得集熱管的光學(xué)效率，包括吸收比、透射比以及集熱管有效長度。

本測試適用于技術(shù)規(guī)格和光源均勻性均與受測集熱管長度和直徑相適應(yīng)的日光模擬器，即應(yīng)確保受測集熱管對日光模擬器輻射有高攔截因子。

應(yīng)保證參考樣品的穩(wěn)定性，可通過將參考樣品的光學(xué)效率與兩個主參考樣品進行比較來實現(xiàn)。這種比較至少每年進行一次。

—般規(guī)定

光學(xué)效率測試是測量流體工質(zhì)吸收的能量與人射輻射的能量之比，要求使用標準樣品作為測量參考樣品，這種參考樣品是具有類似幾何形狀的集熱管或任何衍生的具有穩(wěn)定和已知特性的工作或備用

標準樣品?？梢圆捎萌魏我唤M幾何尺寸相似樣品進行對比測試，通過測量在環(huán)境溫度下的水流的焓值變化完成測試評估。測量期間.集熱管持續(xù)接收恒定的聚焦光照射。

本測試要求聚焦光線寬度小于吸熱管的直徑，長度大于樣品的整體長度，并且聚焦光線強度沿焦線長度方向分布均勻。

該評估是針對冷集熱管進行，因此需要對集熱管在典型工作溫度下的幾何尺寸變化進行修正，如確定W波紋管伸長或壓縮以及波紋管保護罩移動所引起的集熱管有效長度的變化。

儀器

日光模擬器應(yīng)具有以下特征：

?輻射范圍：在實際運行中，日光模擬器應(yīng)能夠在集熱管表面上產(chǎn)生至少為標稱輻射10%的平均輻射（對于吸熱管直徑大于40mm的集熱管.當(dāng)前范圍最低輻射應(yīng)為0.5kW/m）;?空間均勻性：任何時候在集熱管受光面積上任一點的輻射值與整個集熱管長度方向上平均輻射值的差別應(yīng)不超過士10%；

?時間穩(wěn)定性：任何時候輻射值（10s間隔內(nèi)的平均值）與平均輻射值的差別均不應(yīng)超過±5%;?光譜：光源使用CRI大于90的金屬鹵化物燈，外燈泡為紫外線屏蔽玻璃，且由反射鏡（低鐵玻璃，背面后側(cè)鍍銀）反射。

試樣與條件

測試之前根據(jù)制造商的說明對集熱管進行初步檢查，以確定是否有損壞，對波紋管、涂層和可能出現(xiàn)的任何其他異常情況進行目視檢查。任何發(fā)現(xiàn)都將作為測試報告的一部分記錄下來。如果有引起懷疑的重大問題，宜與制造商聯(lián)系，以確定可以對集熱管進行測試。

測試之前根據(jù)制造商的說明清潔樣品、安裝波紋管保護罩（如有可用的原裝零件）。

應(yīng)測量以下數(shù)據(jù)：

?集熱管幾何尺寸；

?集熱管進口處流體溫度；

?集熱管出口處流體溫度；

?傳熱流體流速；

?在輻照強度計上的輻射讀數(shù)；

?環(huán)境溫度；

?玻璃套管溫度（可選）。

程序

測試過程包括在日光模擬器恒定照射條件下，對比測量流經(jīng)受測集熱管的冷水焓值。測試結(jié)果是在日光模擬器照射下整根集熱管相對綜合光學(xué)效率值，包括玻璃套管、玻璃套管涂層、吸熱管涂層的性能。

受測集熱管放置在測試平臺的焦線處，測量室溫下流經(jīng)集熱管的水的熔增.壓力損失忽略不計。在同一天測量參考樣品集熱管的焓增，該參考測量給出了參考樣品集熱管的光學(xué)效率。

應(yīng)在穩(wěn)定狀態(tài)下測量焓增，通常持續(xù)5min?15min。

如果在某一特定測量期內(nèi)，測試參數(shù)與其平均值的偏差均未超過表6中規(guī)定的限值，則認為集熱管在測量期內(nèi)一直處于正常工作狀態(tài)。為了確定穩(wěn)定狀態(tài)存在，應(yīng)將連續(xù)10s內(nèi)所取的每個參數(shù)的平均值與測量期內(nèi)的平均值進行比較（測試條件應(yīng)是靜止的）。

表6測量期間測試參數(shù)的允許偏差

參數(shù)

與平均值的允許偏差

測試輻射

±1%

周圍氣溫(室內(nèi))

±5°C

流體質(zhì)量流量

士1.5%

集熱管進口處流體溫度

±0.2°C

集熱管光學(xué)效率計算

通過測試受測樣品(QsamPie)和參考樣品，計算光學(xué)效率比值如下：

Q=wwf'-cP(fm)X(iout—iin) (25)

rsample=Qsample/reference

測試期間，計算所有測試時間段內(nèi)r的平均值。

計算過程中，應(yīng)使用流體平均溫度對應(yīng)的比熱容。如果是通過測量體積流量獲得熱輸出，則密度應(yīng)為體積流量計中顯示流體溫度的對應(yīng)值。

集熱管內(nèi)初始流體溫度與環(huán)境溫度之差應(yīng)不超過10'C，否則應(yīng)考慮輻射換熱效應(yīng)，并且熱損失不可忽略。

如果參考樣品集熱管的光學(xué)效率7rec,opt,reference已知，則受測樣品的光學(xué)效率7rec,opt,sample應(yīng)為：

rec,opt，sample 廠sampleX々rec,opt,reference ??????????????????????????????(26)

注：由于吸熱管隨著溫度升高而膨脹，集熱管的幾何長度和有效長度也會隨溫度變化而變化。由于集熱管主要是在高溫條件下運行，所以可將光學(xué)效率建模為幾何效應(yīng)的函數(shù)。

光學(xué)效率采用公式(27)近似計算：

rec,opta■r:■ (27)

式中：

——集熱管的有效長度與幾何長度之比H-/1腳。

假設(shè)吸熱管吸收比a與玻璃套管透射比r隨溫度變化保持恒定，并且僅考慮正交人射的輻射，則光學(xué)效率的變化是作為溫度函數(shù)的集熱管有效長度和幾何長度I。變化的結(jié)果。

/actlve(T)

7rec.oPt(T) (28)

4.7集熱管耐久性測試

4.7.1一般規(guī)定

集熱管使用材料信息參見附錄A出具的測試報告，其中包括材料技術(shù)特性和尺寸。

4.7.2玻璃套管減反射涂層耐久性測試

玻璃套管表面靜態(tài)耐磨測試

.1目的

耐磨測試屬于加速老化測試，旨在模擬部件在整個使用周期內(nèi)因玻璃表面的清洗、風(fēng)沙或其他機械力而引起的玻璃涂層的機械磨損，本測試方法與ISO9211-4類似。

本測試使用耐磨橡膠頭摩擦干燥玻璃管，耐磨橡膠類型、施加在玻璃表面載荷以及縱向摩擦次數(shù)等因素可能導(dǎo)致減反射涂層的退化和脫落。

低載荷下，磨頭沿直線往復(fù)摩擦玻璃表面。磨頭由橡膠基體內(nèi)的磨料組成。一個循環(huán)定義為磨頭往復(fù)運動一次。耐磨橡膠頭摩擦玻璃表面產(chǎn)生研磨條紋，從而使光線的透射受到影響。

測量被處理后表面區(qū)域的透射比并與原始值比較來評估被處理后材料的光線透射比。

.2測試設(shè)備與裝置

本測試是用耐磨頭在玻璃表面進行線性往復(fù)運動，通常采用帶有計數(shù)器的裝置進行，以使耐磨頭在表面以恒定的方式運動。

在每次循環(huán)測試前后，按4.6.1采用UV-VIS_NIR分光光度計測量透射比。

測試設(shè)備包括：

?待測玻璃管或玻璃片的固定架；

?與可在樣品上縱向往復(fù)移動的裝置連接的耐磨橡膠頭固定架；

?符合MIL-E12397的耐磨橡膠頭（直徑6mm）；

?重量/壓力控制器；

?磨砂玻璃棒或P6OO砂紙。

測試設(shè)備如圖8所示。

圖8耐磨設(shè)備的示意圖

為獲得可重復(fù)測試結(jié)果，測試前后采用磨砂玻璃棒修整耐磨橡膠表面。

除圖8外,如果測試玻璃管，測試設(shè)備應(yīng)能旋轉(zhuǎn)集熱管（見圖9）。旋轉(zhuǎn)后，應(yīng)至少有45mmX40mm的玻璃表面可供測量透射比。

圖9集熱管玻璃管或玻璃片在耐磨測試設(shè)備中旋轉(zhuǎn)的示意圖

受測樣品應(yīng)放在固定架中，確保安裝牢固。降低耐磨橡膠頭固定架，使耐磨橡膠頭與有減反射涂層的玻璃表面垂直接觸，并施加載荷，載荷可能因施加的力或壓強而發(fā)生變化。

.3測試條件

測試之前，應(yīng)用乙醇或去離子水清洗玻璃管或玻璃樣片，由集熱管制造商確定使用以上何種清洗材料.還應(yīng)分析待處理表面的光學(xué)特性，測量樣品待測區(qū)域的透射比。報告中應(yīng)載明所采用的測量方法（透射比測量標準正在研究中）。

.4程序

耐磨橡膠頭的制備：每次測試之前.按照制造商的說明使用磨砂玻璃棒或砂紙打磨耐磨橡膠頭.至少打磨5個循環(huán)，目的是清除之前測試中殘留在橡膠頭上的微粒，創(chuàng)造可重現(xiàn)的初始條件。耐磨橡膠頭表面與玻璃表面平行也很重要，以使整個橡膠頭底面與玻璃接觸，確保橡膠頭與玻璃接觸的是一個面而不是某個點。保證表面平行的最簡單方法是用磨砂玻璃棒或砂紙打磨橡膠頭。耐磨橡膠頭制備完成后，應(yīng)使用壓縮空氣或光滑的刷子清除耐磨橡膠頭和磨砂玻璃棒或砂紙上的所有松散材料。

摩擦：測試時，耐磨橡膠頭在玻璃上循環(huán)摩擦若干次.至少應(yīng)完成下列循環(huán)次數(shù)：5、10、20、50、100。實驗室也可以根據(jù)要求循環(huán)更多次數(shù)。需確保每次測量試樣透射比后，在樣品完全相同的位置繼續(xù)循環(huán)摩擦。

每組循環(huán)摩擦后，測試=個不同樣品（或同一個樣品上=個不同區(qū)域）。一次循環(huán)包括兩段行程，即一個來回。測試之間的清潔步驟宜和初始清潔步驟一樣。在達到預(yù)定循環(huán)次數(shù)后，將玻璃管樣品旋轉(zhuǎn)一個角度，其所轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的弧線長度與耐磨橡膠頭的寬度相等，然后再開始摩擦。每次旋轉(zhuǎn)后，在摩擦之前都需要對耐磨橡膠頭進行重新處理。多次重復(fù)本步驟使待測區(qū)域尺寸至少滿足45mm?

40mm或透射比測量所需面積。

本測試應(yīng)在下列條件下進行：

?耐磨橡膠頭規(guī)格符合MIL-E-12397C直徑6mm）;

?載荷重量＜350g±10g;

?最小長度為40mm±2mm的直線行程；

?頻率：7次循環(huán)/min;

?直線方向：玻璃管長度方向；

?環(huán)境溫度條件。

透射比評估應(yīng)在樣品測試區(qū)域進行。

玻璃管或樣片應(yīng)至少測試=個不同位置。如果為玻璃管，建議在兩端和中間進行測試。

.5評估

在樣品的相同區(qū)域進行若干次循環(huán)摩擦后，應(yīng)使用裝有去離子水和醇類（如乙醇、異丙醇等）的噴霧器清潔處理后的表面，并用超細纖維布或棉布擦干。

然后進行首次目視檢查，評估減反射涂層的損壞或脫落情況。

最后.應(yīng)采用與測試前相同的方法測量透射比。應(yīng)在處理后區(qū)域以及所有處理后區(qū)域的中心位置至少重復(fù)測量=次透射比。

測試報告應(yīng)給出測試前后的實測透射比。

當(dāng)一組循環(huán)摩擦前后測得透射比不再降低時（即涂層完全脫落），整個測試即可停止。對比數(shù)個樣品時，宜在同一個測試設(shè)備上評估，確保不確定性和結(jié)果之間的充分比較。

.6測試報告

見附錄A。

冷凝測試

.1目的

本測試的目的是確定集熱管玻璃套管的減反射涂層持續(xù)暴露于冷凝水環(huán)境下可能發(fā)生的退化。

本測試是在模擬自然氣候加速老化條件下評估減反射涂層的耐候性。

本測試基于GB/T13893.2 2019中的冷凝測試。

.2試樣的制備

應(yīng)從供貨商將要安裝在集熱場內(nèi)的集熱管上取得測試樣品。建議樣品的尺寸為100mmX100mm,也可使用其他大于100mmXlOOmm的尺寸，但需在測試報吿中明確載明。樣品邊沿朝下、凸面朝上放置在測試箱中。

測試前，應(yīng)根據(jù)4.6中所述的光學(xué)特性測試測量樣品透射比和檢查樣品存在的缺陷。

測試前，應(yīng)按照制造商的要求仔細清潔樣品。

.3儀器或設(shè)備

測試設(shè)備應(yīng)符合GB/T13893.2 2019第8章的規(guī)定。設(shè)備內(nèi)部應(yīng)采用化學(xué)惰性材料制成.并且

隔熱。

設(shè)備應(yīng)放置在21°C?25°C的受控恒溫室內(nèi)，并應(yīng)配備連續(xù)溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

.4程序

樣品應(yīng)按照GB/T13893.2-2019第7章和第9章的要求放置在恒定溫度40°C士2°C以及相對濕度100%?5%的環(huán)境中。

.5評估與測試報告

測試報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

?300nm-2500nm波長范圍內(nèi)的太陽光譜加權(quán)透射比損失；

?300nm~2500nm波長范圍內(nèi)的起始和最終透射光譜罔；

?目視或顯微鏡下的退化情況。

4.7.3抗沖擊測試（可選）

目的

本測試的目的是確定集熱管能在多大程度上抵御冰雹的重擊。

本測試可采用冰球和鋼球兩種不同的方式進行。由于冰球和鋼球因撞擊而損失的能量不同.因此兩種方式分別對應(yīng)不同的定量目的。

冰球在沖擊時會損失能量，因此沖擊效果更接近冰雹，所以冰球是抗沖擊測試的首選方法。

另一方面，由于鋼球不會因沖擊變形而導(dǎo)致能量損失，所以采用鋼球測試來確定沖擊產(chǎn)生的破壞極限。

冰球抗沖擊測試

.1—般規(guī)定

注：該測試比使用鋼球進行同樣的測試更好地模擬了冰雹對集熱管沖擊的真實情況。

.2設(shè)備

測試設(shè)備如下：

a） 應(yīng)使用合適的材料制造模具，用來制作符合直徑要求的圓形冰球.直徑如表7所示。

b） 溫度控制在一10°C±5°C的冷凍箱。

c） 用于在一4°C±2°C的溫度下儲存冰球的冷凍箱。

d） 能夠按照表7中所示±5%速度驅(qū)動冰球并在規(guī)定的沖擊區(qū)域內(nèi)撞擊集熱管的發(fā)射器。

e） 固定樣品的剛性框架，樣品受撞擊面垂直于冰球投射的軌跡。固定架剛性應(yīng)足夠強，以可忽略沖擊時產(chǎn)生的任何扭曲或變形。

f） 用于確定冰球質(zhì)量、標準不確定度為±2%的秤。

g） 用于測量冰球速度、標準不確定度為±2m/s的儀器。速度傳感器與樣品的距離不應(yīng)超過1m。

.3冰球

冰球應(yīng)用水制成，并且應(yīng)絕對不含任何氣泡或任何肉眼可見的裂縫。冰球的直徑應(yīng)為25mm，如表7所示。測試應(yīng)在一4°C±2°（：的溫度下進行。

表7測試冰球質(zhì)量與速度

直徑

mm

質(zhì)量

g

速度

m/s

動能

J

25

7.53

23.0

2.0

.4程序

測試程序如下：

a） 按照測試所需尺寸，用模具和冷凍箱制作充足的冰球，包括發(fā)射器初始調(diào)試過程使用的冰球。

b） 檢查各冰球是否有裂縫，并測量其直徑和質(zhì)量?？山邮艿谋驊?yīng)符合以下標準：

?無肉眼可見的裂縫；

?直徑在要求值的±5%范圍內(nèi)（見表7的要求）；

?質(zhì)量在要求值的±5%范圍內(nèi)（見表7的要求）。

c） 將冰球放在儲存冰球的冷凍箱中，存放至少1h后才可使用。

d） 確保與冰球接觸的所有發(fā)射器表面均處于環(huán)境溫度。

e） 根據(jù)步驟g）發(fā)射若干測試冰球，使用速度傳感器測量發(fā)射速度，調(diào)整發(fā)射器冰球發(fā)射速度至表7中給定的測試速度的±5%范圍內(nèi)。

f） 環(huán)境溫度下.將集熱管安裝在規(guī)定的支架中，使其受沖擊表面與冰球的軌跡相垂直。

g） 將冰球從冷凍箱取出，放在發(fā)射器中，調(diào)整沖擊點，并向其射擊。從模具取出冰球到其撞擊受測樣品之間的時間間隔不應(yīng)超過60s。

.5測試條件

沖擊點與集熱管端部的玻璃金屬熔封處的距離應(yīng)介于5cm和10cm之間。

測試應(yīng)從最低發(fā)射速度或制造商規(guī)定的速度開始。各速度的測試應(yīng)包括四次射擊，每次射擊都應(yīng)與玻璃管的表面垂直。

鋼球抗沖擊測試（又稱沖擊破損極限測試）

.1設(shè)備

集熱管應(yīng)水平安裝在支架上，支架應(yīng)足夠結(jié)實，以可忽略沖擊造成的變形或扭曲。

.2鋼I球

鋼球質(zhì)量應(yīng)為150g±10g，測試高度:0.4m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m、1.4m、1.6m、1.8m和2.0m。

.3測試條件

鋼球用來模擬重擊?？赏ㄟ^鐘擺模擬水平?jīng)_擊，或?qū)撉驈囊?guī)定的高度落下模擬豎直沖擊，球的下落高度為下落點與沖擊點所在水平面之間的垂直距離。

第一個沖擊點距離玻璃金屬熔封端部不應(yīng)超過10cm,并且每次釋放鋼球時應(yīng)移動幾毫米。應(yīng)從第一個測試高度落下10個鋼球，然后從第二個測試高度落下10個鋼球，以此類推，直至達到最大測試高度（最大高度應(yīng)符合制造商的規(guī)范.如無規(guī)定則為2m）。當(dāng)管子出現(xiàn)一定的損壞后，或者在最大測試高度上承受10個鋼球的沖擊后，測試結(jié)束。

.4評估

應(yīng)檢查集熱管是否有破損，尤其應(yīng)檢查集熱管真空指示裝置顏色的變化以及/或吸氣劑的狀況，以便檢測任何真空泄露。

檢查結(jié)果應(yīng)記錄在案.同時應(yīng)記錄鋼球的下落高度或者球的撞擊速度.以及造成集熱管破損的撞擊次數(shù)。

.5測試報告

參見附錄A。

4.7.4外部/內(nèi)部熱沖擊測試

目前正在制定測試程序.尚未進行驗證，且任何第三方機構(gòu)也不提供此類測試。相關(guān)參考程序會在本文件的后續(xù)版本中提供。

4.7.5整支集熱管選擇性吸收涂層熱穩(wěn)定性測試

目的

本測試的目的是建立鑒定程序評估集熱管選擇性吸收涂層在空氣和/或真空中的熱穩(wěn)定性。本測試適用于拋物面槽式和菲涅爾技術(shù)的太陽能光熱發(fā)電站中帶有選擇性吸收涂層的集熱管。

—般規(guī)定

集熱管的運行溫度非常高.通常是在真空條件下運行，吸熱管表面會產(chǎn)生化學(xué)和物理變化，導(dǎo)致光學(xué)性能損失。

集熱管熱損失和光學(xué)特性參數(shù)用于評估吸熱管選擇性吸收涂層穩(wěn)定性或退化。

測試程序

熱穩(wěn)定性測試是集熱管選擇性吸收涂層的加速老化測試。待測集熱管應(yīng)水平放置在測試臺固定架上。有許多方法可以使集熱管達到特定溫度，例如，通過焦耳效應(yīng)，通過電加熱元件或通過附著在插人吸熱管內(nèi)部的銅管上的IR電阻對集熱管進行加熱，詳見4.5。

測試室應(yīng)適當(dāng)保溫或與測試室周圍可能影響測量數(shù)據(jù)采集的其他電子設(shè)備保持足夠的距離。同樣，所有電子設(shè)備應(yīng)接地。

周圍空氣溫度應(yīng)為20°C士10°C。環(huán)境溫度傳感器應(yīng)布置在距離樣品不超過2m的位置，并且應(yīng)確保其不受熱點或氣流的影響。

測試應(yīng)至少在制造商規(guī)定的最大運行溫度以上100°C進行。測試時長為1000h。當(dāng)加熱溫度高于制造商規(guī)定的最大運行溫度時，加熱速率應(yīng)小于0.05°C/min。應(yīng)至少有4個沿管子對稱分布的溫度

傳感器來監(jiān)控不銹鋼管溫度，應(yīng)至少還有一個傳感器來監(jiān)測玻璃管的溫度。

吸熱管達到溫度均勻性后，集熱管應(yīng)在規(guī)定的試驗溫度下保持48h。集熱管應(yīng)在試驗溫度下至少保持1000h（如果與制造商商定的時間超過1000h，則應(yīng)在試驗報告中注明該值）。

1000h后，應(yīng)進行光學(xué)特性測量和熱損失測試，并與同一集熱管熱穩(wěn)定性測試前測量結(jié)果進行比較（見4.4和4.7）。

在等待期間和測試期間，應(yīng)按照表8的要求監(jiān)測所測溫度的穩(wěn)定性。

表8等待期間監(jiān)測參數(shù)

監(jiān)測參數(shù)

穩(wěn)定性要求

吸熱管溫度

±2°C

玻璃套管溫度

±5°C

環(huán)境溫度

20°C±10°C

冷卻過程包括：

?關(guān)閉加熱器或熱源；

?冷卻集熱管至室溫。

1000h后測量集熱管熱損失與光學(xué)特性，也可以在其他時間間隔后進行測量，并應(yīng)在測試報告中載明。

4.7.6鍍膜不銹鋼樣片選擇性吸熱涂層熱穩(wěn)定性測試

目的和參考資料

4.7.6描述了一種集熱管選擇性吸收涂層的加速老化測試程序，該程序基于Arrhenius測試計算得出，以確定涂層的長期熱穩(wěn)定性。

本測試基于ISO22975-3中的老化測試，ISO22975-3是評估低溫下太陽能選擇性吸收涂層熱穩(wěn)定性的鑒定程序。

因此，本測試程序?qū)SO22975-3中加速老化測試程序進行了修改，修改的程序適用于拋物槽式或菲涅爾技術(shù)中使用的較高溫度的選擇性吸收涂層。

—般規(guī)定

高溫老化在許多技術(shù)應(yīng)用中經(jīng)常用于評估材料的熱穩(wěn)定性。高溫會加速各種過程，通常會導(dǎo)致材料的退化速度增加。用Arrhenius定律來描述這種退化的過程。

此測試可以提供選擇性吸收涂層的老化過程的激活能、涂層在選定溫度下的壽命信息，以及涂層在選定時間段內(nèi)不超過性能標準某一數(shù)值的最高工作溫度。

△a為太陽能吸收比的變化.定義為：

△a=a,—a； （29）

其中a,等于實際測試時或使用時的太陽能吸收比值，a,等于太陽能吸收比的初始值。

△e為發(fā)射率的變化，且

Ac=ez— （30）

e,等于供應(yīng)商/制造商在實際測試時或使用時定義的最高工作溫度下計算的發(fā)射率值，e,等于發(fā)射率的初始值。

假定選擇性吸收涂層的退化遵循Arrhenius定律，那么老化速率宜按公式（31）來定義。

K=Ae（-薛） （31）

式中：

K 過程退化速率；

A——各過程的特征常數(shù)；

Ea—過程的激活能；

R——通用氣體常量；

T——絕對溫度。

E.1

\nK=—X〒+InA （32）

從曲線（InK與1/T）的斜率可以得到退化過程的活化能。

測試程序

為進行耐久性測試，應(yīng)準備所研究集熱管的截面樣品，其表面積最好大于50mmX5Omm。為了執(zhí)行本建議程序的完整耐久性測試方案，至少需要15個測試樣品。

應(yīng)管理測試樣品保證它們不受外部條件的損害或改變，如濕度、氧化或其他不在真空狀態(tài)下的外部因素。

集熱管制造商應(yīng)說明應(yīng)采取哪種儲存和處理方式。

在對吸熱管表面進行測試之前，應(yīng)按照4.6.2測量所有測試樣品的太陽能吸收比（300nm?2500nm）和發(fā)射率（2500nm?20000nm）。為達到測試要求，這組測試樣品的太陽能吸收比測定值的標準偏差應(yīng)小于0.005,發(fā)射率測定值的標準偏差應(yīng)小于0.015。

測試樣品（每個選定的溫度有三個樣品）應(yīng)在真空爐中加熱到至少三個高于涂層使用溫度的不同溫度（即高于最高使用溫度100°C,125°C.150°C,175°C）。

在額外的溫度下進行測試可以提供更多的信息，并使結(jié)果更加準確，但需要更多的時間，因此，是否這樣做由供應(yīng)商決定。最短的試驗時間宜為600h，盡管為了獲得更多的信息，建議更長的測試時間，例如3000ho然而，為了準確評估退化速率，應(yīng)確定試驗的最終時間。在整個測試過程中，真空爐中的溫度應(yīng)是均勻和穩(wěn)定的，不確定性＜±5°C。由于所研究的涂層是設(shè)計在真空中工作的，在真空度低于5X10-1mbardmbar=100Pa）之前，不宜對樣品進行加熱，并且應(yīng)始終滿足制造商關(guān)于樣品儲存和處理的建議。

為了監(jiān)測樣品涂層隨時間的退化，在試驗開始時和加熱過程中的不同階段，以兩倍的時間間隔（例如,t=0h、10h、20h、40h、80h、160h、320h、640h、l280h和2560h