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GB／T 40858-2021 太阳能光热发电站集热管通用要求与测试方法.pdf

.7.3.3钢球抗冲击测试（又称冲击破损极限测试

4.7.3.3.1设备

集热管应水平安装在支架上，支架应足够结实，以可忽略冲击造成的变形或扭曲

4.7.3.3.2钢球

钢球质量应为150g±10g中空注浆锚杆施工方案，测试高度：0.4m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m1.4m、1.6m、1.8m和

4.7.3.3.3测试条件

钢球用来模拟重击。可通过钟摆模拟水平冲击，或将钢球从规定的高度落下模拟竖直冲击，球的下 客高度为下落点与冲击点所在水平面之间的垂直距离。 第一个冲击点距离玻璃金属熔封端部不应超过10cm，并且每次释放钢球时应移动几毫米。应从 第一个测试高度落下10个钢球，然后从第二个测试高度落下10个钢球，以此类推，直至达到最大测试 高度（最大高度应符合制造商的规范，如无规定则为2m）。当管子出现一定的损坏后，或者在最大测试 高度上承受10个钢球的冲击后，测试结束。

4.7.3.3.4评估

应检查集热管是否有破损，光其应检查集热管真空指示装置颜色的变化以及/或吸气剂的状况，以 便检测任何真空泄露 检查结果应记录在案，同时应记录钢球的下落高度或者球的撞击速度，以及造成集热管破损的撞击 次数。

4.7.3.3.5测试报告

4.7.4外部/内部热冲击测试

4.7.5整支集热管选择性吸收涂层热稳定性测试

测试的自的 主吸收涂层的集热管

4.7.5.2一般规定

集热管的运行温度非常高，通常是在真空条件下运行，吸热管表面会产生化学和物理变化，导致光 学性能损失， 集热管热损失和光学特性参数用于评估吸热管选择性吸收涂层稳定性或退化

4.7.5.3测试程序

热稳定性测试是集热管选择性吸收涂层的加速老化测试。待测集热管应水平放置在测试台固定架 。有许多方法可以使集热管达到特定温度，例如，通过焦耳效应，通过电加热元件或通过附着在描入 吸热管内部的铜管上的IR电阻对集热管进行加热，详见4.5。 测试室应适当保温或与测试室周围可能影响测量数据采集的其他电子设备保持足够的距离。同 详，所有电子设备应接地。 周围空气温度应为20℃土10℃。环境温度传感器应布置在距离样品不超过2m的位置，并且应 确保其不受热点或气流的影响。 测试应至少在制造商规定的最大运行温度以上100℃进行。测试时长为1000h。当加热温度高 于制造商规定的最大运行温度时，加热速率应小于0.05℃/min。应至少有4个沿管子对称分布的温度

专感器来监控不锈钢管温度，应至少还有一个传感器来监测玻璃管的温度。 吸热管达到温度均匀性后，集热管应在规定的试验温度下保持48h。集热管应在试验温度下至少 保持1000h（如果与制造商商定的时间超过1000h，则应在试验报告中注明该值）。 1000h后，应进行光学特性测量和热损失测试，并与同一集热管热稳定性测试前测量结果进行比 较（见4.4和4.7）。 在等待期间和测试期间，应按照表8的要求监测所测温度的稳定性

冷却过程包括： ·关闭加热器或热源； ·冷却集热管至室温。 1000h后测量集热管热损失与光学特性，也可以在其他时间间隔后进行测量，并应在测试报告中 载明

镀膜不锈钢样片选择性吸热涂层热稳定性测试

4.7.6.1目的和参考资料

4.7.6.2一般规定

高温老化在许多技术应用中经常用于评估材料的热稳定性。高温会加速各种过程，通常会导致材 料的退化速度增加。用Arrhenius定律来描述这种退化的过程。 此测试可以提供选择性吸收涂层的老化过程的激活能、涂层在选定温度下的寿命信息，以及涂层在 选定时间段内不超过性能标准某一数值的最高工作温度。

其中α，等于实际测试时或使用时的太阳能吸收比值，α；等于太阳能吸收比的初始值。 e为发射率的变化，且

率的初始值。 假定选择性吸收涂层的退化遵循Arrhenius定律，那么老化速率宜按公式（31)来定义

式中： K 过程退化速率； A 各过程的特征常数； Ea 过程的激活能； R 通用气体常量； T 绝对温度。

从曲线（lnK与1/T)的斜率可以得到退化过程的活化能。

4.7.6.3测试程序

本测试的目的是建立鉴定程序评估集热管的波纹管、焊接以及选择性吸收涂层在空气和/或真空中 28

试的目的是建立鉴定程序评估集热管的波纹管、焊接以及选择性吸收涂层在空气和/或真空中

的热稳定性。 本测试适用于抛物面槽式和菲涅尔技术太阳能光热发电站中带有波纹管、焊接和选择性涂层的集 热管

4.7.7.2 一般规定

集热管在非常高的运行温度下工作，通常是在真空状态下运行，这些条件会使吸热管表面产生化 学、物理变化以及波纹管和焊接处出现机械磨损，导致其光学性能的损失，或对整个集热管造成破坏性 损害（即失去真空）。 集热管的目视检查以及热损失和光学特性测试是用来评估集热管在机械上是否仍然完好无损以及

4.7.7.3测试程序

付达集微官诚水平放真仕谈 效应，通过电加热元件或通过附着在插入吸热管内部的铜管上的IR电阻对集热管进行加热，详见4.5 测试室应适当保温或与测试室周围可能影响测量数据采集的其他电子设备保持足够的距离。同 样，所有电子设备都应接地。 周围空气温度应为20℃土10℃。环境温度传感器应布置在距离样品不超过2m的位置，并且应 确保其不受热点或气流的影响， 应至少有4个沿管子对称分布的温度传感器来监测不锈钢管的温度，应至少还有一个传感器来监 测玻璃管的温度。 吸热管温度循环变化以进行循环测试。 至少进行100个温度变化循环（如果与制造商商定超过100个循环，测试报告将注明），温度从高于 制造商规定最高工作温度200℃到高于100℃变化。 温度梯度的限制： ·加热温度T<制造商规定的最高工作温度时，加热速率<5℃/min ·当T>制造商规定的最高工作温度时，升温速率<2℃/min。 在第一次加热到工作温度以上时，T>最高工作温度时的加热速率应<0.05℃/min

4.7.8.1且的和应用范围

4.7.8目的是规定一种测试方法，以确定集热管波纹管（连接金属吸热管和玻璃套管的波纹管）抗机 戒疲劳的耐久性。

4.7.8.2测试性解

4.7.8.2.1一般规定

波纹管是吸热管和玻璃套管的气密性连接。根据具体的集热管设计，波纹管可能还需要承受玻璃 套管的重量。在工作温度下，集热管的吸热管因其高热膨胀系数而膨胀，而玻璃套管的长度几乎没有变 化。由于夜间集热管温度明显降低，集热场每天运行时波纹管都会经历膨胀和压缩。 波纹管必须承受这种应力而不发生泄漏，才能在集热管的使用寿命内保持集热管的高效率。集热 管热损失随真空泄漏显著增加。通过监测热损失来检测泄漏。 在测试之前，根据制造商的说明初步检查集热管，以确定是否有损坏。重点对波纹管、涂层和任何 其他可能出现的异常情况进行目测检查，任何发现都将作为测试报告的一部分记录下来。如果有引起

怀疑的重大问题，宜与制造商联系，以确定是否可以对集热管进行测试。只有完好的样品才适合测试。

4.7.8.2.2测试台设置和方法

加热元件捕人集热管中，加热集 管的一端固定在试验台上，将吸热管与试验台连接并支撑集热管和加热模块的重量。运行中，玻璃套管 的重量由波纹管支撑。用附加加热元件加热吸热管端部至规定的最高使用温度，使波纹管的温度与集 热场运行中的温度相近。集热管两侧的推拉轴与夹套连接，并使夹套往返移动。轴承允许夹套自由上 下移动、俯仰。使用配重补偿夹套的重量。偏心驱动通过夹套推拉玻璃管。 这一概念的示例见图10。电机带动连杆和偏心轴往返移动推拉轴。当吸热管达到测试温度后，连 要垂直板和直线轴，启动电机，垂直板往返推动玻璃套管。运行速度为每秒1个循环

4.7.8.3测量仪器和方法

4.7.8.3.1温度测量

图10波纹管失效测试台示例

仪器由推拉机构与控制柜组成，控制柜内有电源、安全开关和数据采集系统、有显示测量数据和控 制加热器功率程序的电脑。假定加热器电阻恒定，电源电压恒定，利用加热器电源控制信号监控加热 功率。 每个温度传感器的平均温度的扩展不确定度应低于： ·吸热管：土2℃； ·玻璃套管：±2℃； ·环境温度：土1℃。 温度传感器测得温度平均值的扩展不确定度应低于： · 吸热管：土10℃； ·玻璃套管：±10℃； 环境温度：±1℃。 传感器在表面的热接触应适于保证测量准确性

4.7.8.3.2 功率测量

功率记录仪的精度宜至少达到满量程读数的2%～3%。

宜在测试前一年内校准功率传感器。

4.7.8.3.3数据采集频率

温度传感器的记录频率应不低于最慢传感器响应时间的4倍，最小记录数宜能保证测试 表性。每分钟至少应采集一次数据。计数器的作用是记录膨胀循环的精确次数，

4.7.8.4测试程序

4.7.8.4.1测试方法

集热管应至少经受15000次波纹管的膨胀和压缩循环。10000次循环后暂停测试24h，根据集热 管上的真空指示器检查真空度是否完好；如果是，则继续再进行5000次循环。 应在波纹管试验之前和之后（15000次循环后）进行热损失测试。如果在测试期间和循环后的 24h等待期内，热损失增加不超过30%，则认为测试成功通过。24h的等待期是必要的，以便能够检测 到集热管真空的微量泄漏。选择30%的國值是考虑到所提出测试台的测试不确定度， 在所有温度下，允许热损失最大增加30%。 一个循环是集热管一侧波纹管完全膨胀/完全压缩，导致另一个侧波纹管完全压缩/完全膨胀。这 详一来，两侧都将经历一个完整的膨胀/压缩周期。应在特定的最大温差下确定膨胀/压缩幅度（mm） 即集热管处于的最高温度、25℃的参考温度以及集热管处于的最低温度

4.7.8.4.2测量

宜至少测量以下数据。 测试之前： ·环境温度下金属吸热管长度； ·最高运行温度下金属吸热管长度 测试期间： ·吸热管温度； ·玻璃套管温度； ·环境温度： 电功率； 夹套位移"； 循环次数

宜至少测量以下数据。 测试之前： ·环境温度下金属吸热管长度； ·最高运行温度下金属吸热管长度。 测试期间： ·吸热管温度； 玻璃套管温度； 环境温度； 电功率； 夹套位移1”； 循环次数。

4.7.8.43最终检查

测试结束后，应检查集热管，记录观察到的任何损坏情况并记录在测试报告中。每次波纹管测误 后，应测试热损失

）由于夹套和工作台的灵活性，夹套的移动不会碰到波纹管

下述格式是一项建议，宜在报告里 添加有助于获得集热管性能或测试结果的额外的信息/结果。 根据集热管做的测试选择相应的报告格式

A.1集热管说明（由制造商提供）

A.1.2待测集热管的尺寸与构造参

A.1.3光学参数与热力参数（标称温度）

在温度℃下吸热管发射率 吸热管太阳能吸收比 玻璃套管太阳能透射比

最高运行温度 最大运行压力 真空度

A.2.3热损失结果与吸热管温度的线性拟合

HL=a.Th+a,Th

A.2.4发射率数据与吸热管温度的线性拟合

A.2.4发射率数据与吸热管温度的线性拟合

A.3测试结果—光学特性测试

完整的材料测试标识 测量所用的全部标准 用来计算太阳光学特性的参考太阳光谱辐照度 样品清洗的描述

·还将获取和记录以下数据

A.4测试结果光学效率测试

设备描述 ·样品的识别和描述及其制备方法，参考样品的识别和描述及其制备方法（如果相关，取决于测 试方法） ·测试设备细节

A.4.2测试装置详情

A.5测试结果静态耐磨测试

纵向研磨直线长度： 测试表面面积： 环境温度：

目视检查 初始太阳能透射比 使用的测量方法 试验后太阳能透射比（研磨次数和相应透射比） 初始透射比与最终透射比的差值 ·不确定度及计算方法

A.6测试结果冷凝测试

A.7测试结果抗冲击测试.方法1—

严重破损和造成破损的冲击位置

A.8测试结果——抗冲击测试：方法2——钢球

A.9测试结果集热管选择性吸收涂层热稳定性测试

吸热管温度 玻璃套管温度 环境温度 ·加热速度

热稳定测试前后的完整热损和光学特性报告 观察到的严重破损或失效 A.10 测试结果一一钢管样品选择性吸收膜的热稳定性测试 A.10.1 仪器 · 应全面记录仪器，包括校准，如果是订制的（即烘箱），必要时提供详细图表。 A.10.2 测试条件 · 测温试度 · 每个温度的测试周期 A.10.3 测试结果 每次测试周期后的吸收比和发射率结果 吸收比和发射率衰减图 · 激活能计算

A.11 测试结果一 一热循环测试 A.11.1 测试条件 吸热管温度包括加热速度 ·环境温度 玻璃套管温度 · 完整的测试时间和间隔（如相关） · 循环次数 A.11.2 测试结果 · 测试后，全面描述集热管；完整记录任何失效（即真空状态），如相关，宜添加图片。 A.12 测试结果一波纹管测试 A.12.1 测试条件 ? 吸热管温度 · 玻璃套管温度 · 环境温度 供电 · 夹具位移 · 循环次数 A.12.2 测试结果

节能保温施工方案循环次数 循环测试前后完整热损测试报告 观察到的严重破损或失效

582021/IECTS62862

应用说明：筒式加热器热损失测试中的温度测量一温度测量偏移校正

热损失测试中，通常是用压在吸热管内部的热电偶等温度传感器测量集热管温度。在这种设算中， 传感器位于吸热管和加热器或吸热管和均化管（使加热器热量能均匀传递给吸热管的装置，即4.5.5中 的铜管）之间的环形空间。为了使热量从加热器流向吸热管，加热器的温度应高于吸热管的温度。因 此，辐射温度和环路中空气的温度也高于吸热管的温度。虽然温度传感器与吸热管直接接触，但由于辐 射温度、空气温度和加热器温度通过传感器表面的热交换和沿传感器护套的热传导而影响传感器。因 此，在试验台上记录的传感器的温度T，系统地高于吸热管的温度T。 由于线性热传导机制和辐射传热的相对重要性随着温度的变化而变化，传感器和吸热管之间的温

ATahs =f(Tabs.m,HL)

通过参考测量确定△T，以修正测量误差。一种方法是在没有玻璃套管的集热管外侧安装温度 专感器。将加热器插入吸热管内，记录内外温差。外侧的温度传感器与内侧的传感器相对安装。测量 几个温度等级的温差，并重复测量几个保温层厚度的温差。 外侧的传感器可以用高质量的热触点连接，例如，通过焊接。因此，与压在表面的内侧传感器相比 外侧的传感器可以理解为测量吸热管的温度。此外，外侧的传感器理解为测量吸热管的外表面温度。 因此，测量的△Tab包括上述温度测量偏移量和吸热管的内表面和外表面之间的温降。如果使用相同 的加热器和相同类型的集热管，上述测量的结果可以用来修正热损失测量结果。可通过参考测量值的 插值来将参考测量值转化到热损失测量值。或者，可将数据拟合成模型公式，发现有用的模型公式是二 维三阶多项式，其约束条件是△T三0，若HL=0，见公式（B.2）

△Tabs (Tabss.HL)=AXTabsXHL+BXTabs. sXHL+C×HL3+ .··.·( B.2 D X T.a. X HL +E X HL* + F X HL

式中，A，B,C,D开封一建土方工程施工方案，E，F为多项式系数。 但由于多项式有振荡的倾向，此公式只能用于内插，不能用于外推

........B.2