專利名稱：太陽能接收器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及太陽能系統(tǒng)，并且更具體地涉及具有太陽能接收器的太陽能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
渦輪機(jī)通常用于發(fā)電。通常，諸如空氣、蒸汽或其它任何氣體的工作流體在供應(yīng)到渦輪機(jī)之前被壓縮并加熱，其中，工作流體膨脹，并且熱的壓縮工作流體的一些內(nèi)能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械運動，該機(jī)械運動之后通過發(fā)電機(jī)而轉(zhuǎn)化為電。在太陽能系統(tǒng)中，在工作流體進(jìn)入渦輪機(jī)前用于加熱工作流體的現(xiàn)有技術(shù)中已知的一種裝置是太陽能接收器。該接收器利用作用于太陽能接收器內(nèi)的太陽輻射吸收器上的太陽輻射。工作流體被吸收器加熱，之后工作流體經(jīng)由用于發(fā)電的渦輪機(jī)傳熱。另外，可以使用熱交換器、化學(xué)反應(yīng)或者其它任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備或工藝從被加熱的工作流體發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種太陽能接收器，該太陽能接收器包括·接收器殼體，該接收器殼體沿縱向軸線延伸，并且具有前端和后端； 窗口，該窗口構(gòu)造成允許輻射通過，所述窗口安裝在所述前端處并且在所述殼體內(nèi)突出； 接收器室，該接收器室被限定在所述殼體和所述窗口之間，所述接收器室具有工作流體入口和工作流體出口，所述工作流體入口用于使待被在其內(nèi)加熱的工作流體進(jìn)入， 所述工作流體出口用于使加熱后的工作流體通過其流出；以及·太陽輻射吸收器，該太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收所述輻射并且借此加熱所述工作流體，所述吸收器被定位在所述接收器室內(nèi)并且圍繞所述窗口的至少一部分，所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起ο由泡沫材料制成；ο具有縱向軸線，其中所述突起的該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置；并且ο具有這樣的構(gòu)形，該構(gòu)形具有特征拋射體形狀阻力，該特征拋射體形狀阻力比基準(zhǔn)形狀阻力至少小15%，該基準(zhǔn)形狀阻力以具有方形構(gòu)形且取向成使該方形構(gòu)形的其中一個邊基本上與工作流體的流動垂直的突起為代表。所述拋射體形狀阻力可以比所述基準(zhǔn)形狀阻力至少小30%。所述構(gòu)形可以為具有最長尺寸的扁長形，所述突起被布置成使所述最長尺寸大體朝所述工作流體入口延伸。所述構(gòu)形可以基本成形為斜方形，該斜方形取向成使其對角線與所述殼體的縱向軸線大體共面。所述斜方形可以為直角的(即方形)，或者可以為非直角的(即菱形)，其中，大體與所述殼體的縱向軸線共面的所述對角線是所述斜方形的較長對角線。所述構(gòu)形可以基本被成形為橢圓，并且可以被布置成使橢圓的長軸與所述殼體的縱向軸線大體共面。所述構(gòu)形可以基本上被成形為具有弦線的機(jī)翼，該弦線可以構(gòu)成其對稱軸線。所述機(jī)翼形構(gòu)形可以包括圓形前部和錐形后部，所述后部可面向所述接收器室的所述工作流體入口。所述機(jī)翼可以被布置成使所述弦線與所述殼體的縱向軸線大體共面。所述太陽輻射吸收器的至少一些突起的構(gòu)形在形狀上與所述太陽輻射吸收器的其它突起的構(gòu)形不同。所述泡沫材料可以從包括陶瓷泡沫材料和金屬泡沫材料的組中選擇。該太陽能接收器還可包括輻射屏蔽件，該輻射屏蔽件可被構(gòu)造成允許工作流體從其流過，并且布置在所述工作流體入口和所述接收器室之間。所述太陽能接收器可以被設(shè)計成便于使工作流體在流入所述吸收器之前從所述工作流體入口繞所述窗口并沿所述窗口流動。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種太陽能接收器，該太陽能接收器包括·接收器殼體，該接收器殼體沿縱向軸線延伸，并且具有前端和后端； 窗口，該窗口構(gòu)造成允許輻射通過，所述窗口安裝在所述前端處并且在所述殼體內(nèi)突出； 接收器室，該接收器室被限定在所述殼體和所述窗口之間，所述接收器室具有工作流體入口和工作流體出口，所述工作流體入口用于使待被在其內(nèi)加熱的工作流體進(jìn)入， 所述工作流體出口用于使加熱后的工作流體通過其流出；以及·太陽輻射吸收器，該太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收所述輻射并借此加熱所述工作流體，所述吸收器被定位在所述接收器室內(nèi)并且圍繞所述窗口的至少一部分，所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起ο由泡沫材料制成；以及ο具有縱向軸線，其中所述突起的該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置。所述泡沫材料可以從包括陶瓷泡沫材料和金屬泡沫材料的組中選擇。該太陽能接收器還可包括輻射屏蔽件，該輻射屏蔽件可被構(gòu)造成允許工作流體從其流過，并且布置在所述工作流體入口和所述接收器室之間。所述太陽能接收器可以被設(shè)計成便于使工作流體在流入所述吸收器之前從所述工作流體入口繞所述窗口并沿所述窗口流動。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種太陽能接收器，該太陽能接收器包括·接收器殼體，該接收器殼體沿縱向軸線延伸，并且具有前端和后端； 窗口，該窗口構(gòu)造成允許輻射通過，所述窗口安裝在所述前端處并且在所述殼體內(nèi)突出； 接收器室，該接收器室被限定在所述殼體和所述窗口之間，所述接收器室具有工作流體入口和工作流體出口，所述工作流體入口用于使待被在其內(nèi)加熱的工作流體進(jìn)入， 所述工作流體出口用于使加熱后的工作流體通過其流出；以及·太陽輻射吸收器，該太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收所述輻射并且借此加熱所述工作流體，所述吸收器被定位在所述接收器室內(nèi)并且圍繞所述窗口的至少一部分，所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起ο具有縱向軸線，其中所述突起的該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置；并且
ο具有這樣的構(gòu)形，該構(gòu)形具有特征拋射體形狀阻力，該特征拋射體形狀阻力比基準(zhǔn)形狀阻力至少小15%，該基準(zhǔn)形狀阻力以具有方形構(gòu)形且取向成使該方形構(gòu)形的其中一個邊基本上與工作流體的流動垂直的突起為代表。所述拋射體形狀阻力可以比所述基準(zhǔn)形狀阻力至少小30%。所述構(gòu)形可以為具有最長尺寸的扁長形，所述突起被布置成使所述最長尺寸大體朝所述工作流體入口延伸。所述構(gòu)形可以基本成形為斜方形，該斜方形取向成使其對角線與所述殼體的縱向軸線大體共面。所述斜方形可以為直角的(即方形)，或者可以為非直角的(即菱形)，其中，與所述殼體的縱向軸線大體共面的所述對角線是所述斜方形的較長對角線。所述構(gòu)形可以基本被成形為橢圓，并且可以被布置成使橢圓的長軸與所述殼體的縱向軸線大體共面。所述構(gòu)形可以基本上被成形為具有弦線的機(jī)翼，該弦線可以構(gòu)成其對稱軸線。所述機(jī)翼形構(gòu)形可以包括圓形前部和錐形后部，所述后部可面向所述接收器室的所述工具流體入口。所述機(jī)翼可以被布置成使所述弦線與所述殼體的縱向軸線大體共面。所述太陽輻射吸收器的至少一些突起在形狀上可以與所述太陽輻射吸收器的其它突起的構(gòu)形不同。所述太陽能接收器還可包括輻射屏蔽件，該輻射屏蔽件可被構(gòu)造成允許工作流體從其流過，并且布置在所述工作流體入口和所述接收器室之間。所述太陽能接收器可以被設(shè)計成便于使工作流體在流入所述吸收器之前從所述工作流體入口繞所述窗口并沿所述窗口流動。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種太陽能接收器系統(tǒng)，該太陽能接收器系統(tǒng)包括·根據(jù)上述方面中任一項所述的太陽能接收器；以及·渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)被操作成從所述工作流體出口接收所述工作流體，并且由該工作流體發(fā)電。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種用于在太陽能接收器中使用的太陽輻射吸收器，所述太陽輻射吸收器包括接收器殼體和窗口，所述窗口安裝至所述接收器殼體并且在所述接收器殼體突出，所述太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收輻射并借此加熱工作流體， 所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起·由泡沫材料制成；·具有縱向軸線，該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置；并且·具有這樣的構(gòu)形，該構(gòu)形具有特征拋射體形狀阻力，該特征拋射體形狀阻力比基準(zhǔn)形狀阻力至少小15%，該基準(zhǔn)形狀阻力以具有方形構(gòu)形且取向成使該方形構(gòu)形的其中一個邊基本上與工作流體的流動垂直的突起為代表。


結(jié)合附圖從下列詳細(xì)說明將更全面地理解和了解當(dāng)前的主題，在附圖中圖1是太陽能接收器的立體圖；圖2A和2B均為圖1所示的接收器的截面圖3A至3C是圖1至2B所示的太陽能接收器的太陽能吸收器的吸收器突起的立體圖；以及圖4示意性地示出了圖1至圖2B所示的太陽能接收器的操作。
具體實施例方式在下列說明中，將描述當(dāng)前主題的各個方面。為了說明，闡述了具體的構(gòu)造和細(xì)節(jié)以全面理解當(dāng)前主題。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)清楚，在無本文所示的具體細(xì)節(jié)的情況下，當(dāng)前主題也可以得以實現(xiàn)。此外，為了不模糊對當(dāng)前主題的說明，可以省略或簡化已公知的特征。如圖1可見，太陽能接收器100包括接收器殼體102，該接收器殼體由不銹鋼或其它任何合適的材料形成。殼體102可由大體上筒狀的主體部104構(gòu)成，并且在該殼體的后端形成有頂部108，在該殼體的前端處形成有底部110。殼體102可以成形為任何合適的形式。如圖2A可見，主體部104通過任意適當(dāng)?shù)氖侄?例如通過焊接)與頂部108接合。 主體部104通過任意適當(dāng)?shù)氖侄?例如通過從主體部104突出的周邊突部126)與底部110 接合，周邊突部1 通過螺釘130安裝到從底部110突出的周邊突部1 上。可在突部1 與1 之間設(shè)置0形環(huán)136，以確保主體部104與底部110的接合為緊密密封接合。入口管道組件140的入口管道殼體138從頂部108突出。入口管道142由大體筒狀部144形成，筒狀部144部分地布置在入口管道殼體138內(nèi)。大體中央的入口管道部148 布置在接收器殼體102的主體部104內(nèi)，并且通過大體傾斜部150與筒狀部144連接。入口管道142可以由不銹鋼或其它任何合適的材料形成。如圖2A中的插圖可見，中央入口管道部148在其底部上限定有周邊突部170，周邊突部170在輻射屏蔽組件174的中央輻射屏蔽封裝件172的傾斜面178處擠壓在該中央輻射屏蔽封裝件172上。突部170可以由不銹鋼或其它任何合適的材料形成。如下文將參照圖4進(jìn)一步描述，設(shè)置封裝件172可以用于對流過輻射屏蔽組件174的高溫工作流體進(jìn)行隔熱。封裝件172可以由陶瓷或其它任何合適的材料形成。由封裝件172限定的脊180位于周邊環(huán)支撐件182上，周邊環(huán)支撐件182由不銹鋼或其它任何合適的材料形成。封裝件172在其中部190中限定環(huán)形凹部188。輻射屏蔽件192安置在凹部188 內(nèi)，并且可以由任何合適的材料形成，諸如采用耐受較高溫度的陶瓷或金屬。輻射屏蔽件 192例如可以由管、銷或者任何穿孔結(jié)構(gòu)形成，從而允許工作流體從其流過?？梢試@封裝件172的一部分以及周邊突部170設(shè)置環(huán)形隔離元件198，并且該環(huán)形隔離元件可以經(jīng)由插入其中的螺釘或者通過其它任何合適的手段與周邊突部170和環(huán)支撐件182連接。可以設(shè)置輻射屏蔽件192來防止入口管道組件140經(jīng)受經(jīng)由窗口 222進(jìn)入接收器 100的太陽輻射，窗口 222限定與接收器殼體102的縱向軸線基本一致的縱向軸線X，同時允許工作流體經(jīng)由其內(nèi)的穿孔從入口管道142流到窗口 222上。注意，輻射屏蔽件192可以由用于防止入口管道組件140經(jīng)受太陽輻射的其它任何合適的手段取代。窗口 222安裝在殼體102的前端處，并且布置成在殼體102內(nèi)突出。如下文將參照圖4進(jìn)一步描述，窗口 222被設(shè)計成允許太陽輻射照射在其上，并且從其通過。在窗口 222與殼體102之間限定接收器室。入口管道142的末端構(gòu)成接收器室的工作流體入口，出口管道320 (下述)構(gòu)成接收器室的工作流體出口。窗口 222可以例如成形為旋轉(zhuǎn)拋物面的一部分、雙曲線拋物面的一部分或者限定流線型輪廓的任何合適的幾何構(gòu)造，在流線型輪廓中，不具有從一個幾何形狀向另一個幾何形狀的構(gòu)形過渡。流線型輪廓使沿窗口 222流動的工作流體的紊流最小，并且使從窗口通過的入射太陽輻射的反射損失最小。另外，流線型輪廓使例如由構(gòu)形過渡引起的窗口 222 上的拉伸應(yīng)力最小，并且使得其制造精度提高。注意，窗口 222可以成形為任何適當(dāng)?shù)腻F狀構(gòu)造、截頭錐狀構(gòu)造或者限定流線型輪廓的幾何構(gòu)造，在流線型輪廓中，不具有從一個幾何形狀向另一個幾何形狀的構(gòu)形過渡， 從而允許太陽輻射照射在窗口上并且允許工作流體在窗口周圍流動。窗口 222可以由能夠耐受相當(dāng)高的溫度的任何合適的材料形成，并且允許太陽輻射進(jìn)入。例如，窗口 222可以由熔融石英形成。窗口 222可通過任何合適的手段安裝至殼體102。在窗口 222的內(nèi)表面232的至少一部分的周圍并且沿內(nèi)表面232的該至少一部分設(shè)置太陽輻射吸收器230。轉(zhuǎn)至圖2B，可以看出，太陽輻射吸收器230可以形成包括多個從隔離支撐元件240 突出的突起236，隔離支撐元件MO由任何合適的絕熱材料形成。突起236大體徑向布置成在窗口 222的內(nèi)表面232處圍繞窗口 222。突起236可以由允許太陽輻射和工作流體通過的任何合適的材料形成。突起236 可以由穿孔材料形成，由此在突起中限定穿孔對4。穿孔材料可以是任何合適的材料，例如金屬或陶瓷泡沫材料，所述陶瓷泡沫材料包括在其之間限定孔隙的陶瓷帶形成的網(wǎng)。穿孔 244增大了突起236的可用于吸收輻射的面積。突起材料可以能夠耐受相當(dāng)高的溫度。每個突起236均沿其縱向軸線Y延伸，該縱向軸線Y大體垂直于窗口 222的內(nèi)表面232布置。突起236可以形成為任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造和/或者它們可以形成有任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)形(即，在垂直于突起236的縱向軸線Y的平面中的截面形狀)，諸如流線型構(gòu)形。(應(yīng)認(rèn)識到，在圖2B的插圖中所示的若干個突起236是截平的，這是因為與它們相交的截平面造成的，而不是其簡化形狀。然而，設(shè)置這樣的性質(zhì)仍可在本發(fā)明的范圍內(nèi)。)這樣的輪廓被設(shè)計成在太陽能接收器100的工作條件下阻力系數(shù)低。通常，具有流線型構(gòu)形的突起236 的形狀阻力對于總阻力系數(shù)的影響很小，例如至少小于具有方形構(gòu)形并且被取向成使其一個邊基本垂直于工作流體的流動的突起的阻力系數(shù)的15%至30%。應(yīng)認(rèn)識到，突起的總阻力系數(shù)取決于許多因素·雷諾數(shù)，雷諾數(shù)可被表示為工作流體的速度、粘度和密度以及突起的特征尺寸的函數(shù)；·突起之間的間距；·突起表面的構(gòu)造，尤其是其孔隙率；以及·形狀阻力，形狀阻力取決于突起的構(gòu)形和突起相對于流體流動的取向。應(yīng)認(rèn)識到，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，形狀阻力可以通過實驗確定。通常，突起236可具有大體為扁長形構(gòu)形的截面，并且在接收器100的使用期間被布置成使突起的最長尺寸大體平行于工作流體的流動方向(即，沿較長尺寸的軸線大體朝向接收器室的工作流體入口延伸(如以下將參照圖4所述，工作流體在其從工作流體入口通向工作流體出口的途中被突起236加熱；根據(jù)其中工作流體沿不同路徑被加熱的設(shè)計， 最長的尺寸被布置成沿適當(dāng)?shù)姆较蜓由?；通常，該軸線基本與窗口 222的軸線X共面。如圖3A可見，每個突起236的截面250可以基本成形為斜方形，該斜方形可以為直角(其中其頂點形成直角)，或者為非直角(即，菱形構(gòu)形)，這可被布置成使斜方形的較長對角線251大體平行于工作流體的流動方向，即，基本上與窗口 222的軸線X共面，即，其大體朝接收器室的工作流體入口延伸。(應(yīng)認(rèn)識到，本文中術(shù)語“斜方形”的使用是基于其最寬泛的定義，其包括還可以用術(shù)語“方形”描述的形狀。)如圖:3B所示，每個突起236的截面250可以大致成形為橢圓，該橢圓可以布置成使其長軸253大體平行于工作流體的方向，即，基本與窗口 222的軸線X共面，S卩，例如其大體朝接收器室的工作流體入口延伸。如圖3C所示，突起236可以形成有具有普通機(jī)翼構(gòu)形的截面250，即為翼狀。截面250大體形成這樣的輪廓，該輪廓限定構(gòu)成機(jī)翼前緣的圓形前部沈4，并且向構(gòu)成機(jī)翼的后緣的錐形后部266逐漸彎曲，由此使圍繞該截面流動的流體的阻力最小。應(yīng)認(rèn)識到，突起 236中的一些或其全部可布置成使前部264面向迎面的工作流體，即，其背離接收器室的工作流體入口(即，后部266面向工作流體入口)。截面250可以形成為對稱機(jī)翼，S卩，在該截面由其弦線265分開的兩半部分 267(即，該弦線構(gòu)成對稱軸線)之間無翹曲(即，不對稱)。該突起236可以布置成使其相對于進(jìn)入的工作流體的迎角基本上為零，即，其弦線265基本上與窗口 222的軸線X共面， 即，其大體朝接收器室的工作流體入口延伸。應(yīng)認(rèn)識到，太陽輻射吸收器230可以包括不同橫截面的突起。支撐元件240可以由多個基板270形成，該多個基板270環(huán)繞窗口 222的內(nèi)表面 232布置，并且彼此壓靠從而形成支撐元件M0?？梢栽O(shè)置銷或者任何其它裝置來防止基板 270錯位。例如，可以在基板270內(nèi)插入縱向銷276。注意，基板270可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖舜烁浇?，諸如通過粘合劑附接。可以在接收器100內(nèi)布置多個環(huán)形隔熱元件四0。隔熱元件290可以由陶瓷材料或其它任何合適的材料形成，并且設(shè)置成防止太陽輻射發(fā)射到殼體102內(nèi)。應(yīng)認(rèn)識到，隔熱元件290可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞綐?gòu)造，例如構(gòu)造成單個元件的形式。出口管道組件310的出口管道殼體300從頂部108突出。出口管道320由大體筒狀部形成，該筒狀部部分地布置在出口管道殼體300內(nèi)并且部分地布置在頂部108內(nèi)。出口管道殼體300和出口管道320可以由不銹鋼或其它任何合適的材料形成。設(shè)置出口管道組件310用于使工作流體從接收器100流出?？梢試@并沿出口管道320的外表面332布置多個隔熱元件330，并且設(shè)置成防止接收器殼體頂部108被流過出口管道320的溫度相當(dāng)高的工作流體加熱。隔熱元件330可以由陶瓷材料或其它任何合適的材料形成。出口管道320與出口流體室340流體連通，出口流體室340由隔離元件198、吸收器230和隔熱元件290之間形成的鄰近區(qū)域限定。出口管道殼體300可以包括從其突出的第一凸緣；342。第一凸緣342可經(jīng)由插入在其內(nèi)的螺釘346被安裝到從頂部108突出的第二凸緣344。第一凸緣342設(shè)置為與太陽能系統(tǒng)組件(諸如渦輪機(jī)(未示出))的接口。入口管道殼體138可以包括從其突出的第一凸緣352。第一凸緣352可經(jīng)由插入在其內(nèi)的螺釘356被安裝到從頂部108突出的第二凸緣354。第一凸緣352設(shè)置為與太陽能系統(tǒng)組件(諸如壓縮機(jī)(未示出))的接口。注意，出口管道殼體300的第一凸緣342和入口管道殼體138的第一凸緣352可以由用于提供與太陽能系統(tǒng)組件的接口的其它任何合適的一個或多個元件取代。如圖4所示，諸如空氣之類的工作流體被引入接收器100的入口管道142。工作流體可在壓縮機(jī)(未示出)內(nèi)壓縮之后流入。工作流體從入口管道142經(jīng)由輻射屏蔽件192流到窗口 222的內(nèi)表面232上。在窗口 222的基部380處，工作流體膨脹而進(jìn)入吸收器230。注意，由于工作流體流的表面積從輻射屏蔽件192向窗口 222的頂部390的表面積減小，因此從入口管道142進(jìn)入的工作流體在流入吸收器230之前最初經(jīng)由輻射屏蔽件 192流到窗口 222的內(nèi)表面232。如圖2A的插圖可見，輻射屏蔽件192的表面積顯著大于由封裝件172的底部392和窗口 222的頂部390之間的區(qū)域限定的表面積。上述區(qū)域由附圖標(biāo)記394表示。表面積的差由輻射屏蔽表面區(qū)域的半徑396和表面區(qū)域394的半徑398 的差示出。因此，當(dāng)工作流體流的表面積從輻射屏蔽表面區(qū)域向表面區(qū)域394減小時，工作流體的速度從而增大，由此推動工作流體沿窗口 222從頂部390流向其基部380。在基部 380處，工作流體的速度降低，因此允許工作流體膨脹而進(jìn)入吸收器230。工作流體沿窗口 222的初始流動為由于允許太陽輻射通過而經(jīng)受相當(dāng)高溫度的窗口 222提供冷卻。被標(biāo)以附圖標(biāo)記400的太陽輻射被允許通常在由太陽能系統(tǒng)的會聚器402會聚之后經(jīng)由窗口 222進(jìn)入吸收器230中。注意，會聚器402未按比例示出。太陽輻射400穿過窗口 222，之后徑向穿透吸收器230的一些材料，例如經(jīng)由穿孔 244穿過突起236。如上所述，每個突起236的縱向軸線Y大體上被布置成垂直于窗口 222的內(nèi)表面 232。這允許工作流體大體上垂直于入射太陽輻射400沿吸收器230流動，從而確保突起 236內(nèi)吸收的熱向從其流過的工作流體進(jìn)行最大程度的熱傳遞。該工作流體路徑410在圖 4中以插圖中示出。另外，工作流體繞棒流動，并且由工作流體路徑412示出。突起236內(nèi)吸收的太陽輻射作為熱量散發(fā)到吸收器230內(nèi)流動的工作流體，由此加熱吸收器內(nèi)的工作流體。被加熱的工作流體從吸收器230流向出口流體室340，并且經(jīng)由出口管道320流出接收器100。之后被加熱的工作流體可被引入用于由其發(fā)電的渦輪機(jī)(未示出)。應(yīng)認(rèn)識到，太陽能接收器100可以被結(jié)合在太陽能熱系統(tǒng)中，諸如同軸跟蹤太陽能熱系統(tǒng)或者離軸跟蹤太陽能熱系統(tǒng)。同軸跟蹤太陽能熱系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中已知為這樣的太陽能系統(tǒng)，其中，目標(biāo)(例如太陽能接收器)始終保持在太陽能反射器(或者反射器)和太陽之間形成的中心線上，因此目標(biāo)位置跟隨太陽的運動連續(xù)地改變。同軸跟蹤太陽能系統(tǒng)的實施例包括拋物柱面反射器/會聚器以及菲涅爾透鏡會聚器。在離軸跟蹤太陽能系統(tǒng)中，目標(biāo)(例如太陽能接收器)可以是靜止的或運動的，但通常不保持在反射器(或者多個反射器)與太陽之間形成的中心線上。離軸跟蹤太陽能系統(tǒng)的實施例包括諸如太陽塔的中央太陽能接收器。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明不限于上文已具體示出并描述的示例。本發(fā)明的范圍包括上述的各種特征的組合和子組合以及由本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀說明書后做出的不為現(xiàn)有技術(shù)的變形例和修改例。
權(quán)利要求
1.一種太陽能接收器，該太陽能接收器包括 接收器殼體，該接收器殼體沿縱向軸線延伸，并且具有前端和后端； 窗口，該窗口構(gòu)造成允許輻射通過，所述窗口安裝在所述前端處并且在所述殼體內(nèi)突出； 接收器室，該接收器室被限定在所述殼體和所述窗口之間，所述接收器室具有工作流體入口和工作流體出口，所述工作流體入口用于使待被在其內(nèi)加熱的工作流體進(jìn)入，所述工作流體出口用于使加熱后的工作流體通過其流出；以及 太陽輻射吸收器，該太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收所述輻射并借此加熱所述工作流體，所述吸收器被定位在所述接收器室內(nèi)并且圍繞所述窗口的至少一部分，所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起 ο由泡沫材料制成；ο具有縱向軸線，其中所述突起的該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置；并且 O具有這樣的構(gòu)形，該構(gòu)形具有特征拋射體形狀阻力，該特征拋射體形狀阻力比基準(zhǔn)形狀阻力至少小15%，該基準(zhǔn)形狀阻力以具有方形構(gòu)形且取向成使該方形構(gòu)形的其中一個邊基本上與工作流體的流動垂直的突起為代表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能接收器，其中，所述拋射體形狀阻力比所述基準(zhǔn)形狀阻力至少小30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形為具有最長尺寸的扁長形，所述突起被布置成使所述最長尺寸大體朝向所述工作流體入口延伸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形基本成形為斜方形，該斜方形取向成使其對角線與所述殼體的縱向軸線大體共面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能接收器，其中，所述斜方形為直角的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能接收器，其中，所述對角線是所述斜方形的較長對角線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形基本被成形為橢圓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能接收器，其中，所述突起被布置成使所述橢圓的長軸與所述殼體的縱向軸線大體共面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形基本上被成形為具有弦線的機(jī)翼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形包括圓形前部和錐形后部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能接收器，其中，所述后部大體面向所述接收器室的所述工作流體入口。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述弦線構(gòu)成所述構(gòu)形的對稱軸線。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述機(jī)翼被布置成使所述弦線與所述殼體的縱向軸線大體共面。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項所述的太陽能接收器，其中，所述太陽輻射吸收器的至少一些突起的構(gòu)形在形狀上與所述太陽輻射吸收器的其它突起的構(gòu)形不同。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述泡沫材料從包括陶瓷泡沫材料和金屬泡沫材料的組中選擇。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的太陽能接收器，該太陽能接收器還包括布置在所述工作流體入口和所述接收器室之間的輻射屏蔽件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽能接收器，其中，所述輻射屏蔽件構(gòu)造成允許工作流體從其流過。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的太陽能接收器，該太陽能接收器被設(shè)計成便于使工作流體在流入所述吸收器之前從所述工作流體入口繞所述窗口并沿著所述窗口流動。
19.一種太陽能接收器，該太陽能接收器包括 接收器殼體，該接收器殼體沿縱向軸線延伸，并且具有前端和后端； 窗口，該窗口構(gòu)造成允許輻射通過，所述窗口安裝在所述前端處并且在所述殼體內(nèi)突出； 接收器室，該接收器室被限定在所述殼體和所述窗口之間，所述接收器室具有工作流體入口和工作流體出口，所述工作流體入口用于使待被在其內(nèi)加熱的工作流體進(jìn)入，所述工作流體出口用于使加熱后的工作流體通過其流出；以及 太陽輻射吸收器，該太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收所述輻射并借此加熱所述工作流體，所述吸收器被定位在所述接收器室內(nèi)并且圍繞所述窗口的至少一部分，所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起 ο由泡沫材料制成；以及ο具有縱向軸線，其中所述突起的該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽能接收器，其中，所述泡沫材料從包括陶瓷泡沫材料和金屬泡沫材料的組中選擇。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的太陽能接收器，該太陽能接收器還包括布置在所述工作流體入口和所述接收器室之間的輻射屏蔽件。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的太陽能接收器，其中，所述輻射屏蔽件構(gòu)造成允許工作流體從其流過。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中任一項所述的太陽能接收器，該太陽能接收器被設(shè)計成便于使工作流體在流入所述吸收器之前從所述工作流體入口繞所述窗口并沿著所述窗口流動。
24.一種太陽能接收器，該太陽能接收器包括 接收器殼體，該接收器殼體沿縱向軸線延伸，并且具有前端和后端； 窗口，該窗口構(gòu)造成允許輻射通過，所述窗口安裝在所述前端處并且在所述殼體內(nèi)突出； 接收器室，該接收器室被限定在所述殼體和所述窗口之間，所述接收器室具有工作流體入口和工作流體出口，所述工作流體入口用于使待被在其內(nèi)加熱的工作流體進(jìn)入，所述工作流體出口用于使加熱后的工作流體通過其流出；以及 太陽輻射吸收器，該太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收所述輻射并借此加熱所述工作流體，所述吸收器被定位在所述接收器室內(nèi)并且圍繞所述窗口的至少一部分，所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起ο具有縱向軸線，其中所述突起的該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置；并且ο具有這樣的構(gòu)形，該構(gòu)形具有特征拋射體形狀阻力，該特征拋射體形狀阻力比基準(zhǔn)形狀阻力至少小15%，該基準(zhǔn)形狀阻力以具有方形構(gòu)形且取向成使該方形構(gòu)形的其中一個邊基本上與工作流體的流動垂直的突起為代表。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的太陽能接收器，其中，所述拋射體形狀阻力比所述基準(zhǔn)形狀阻力至少小30%。
26.根據(jù)權(quán)利要求M或25所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形為具有最長尺寸的扁長形，所述突起被布置成使所述最長尺寸大體朝向所述工作流體入口延伸。
27.根據(jù)權(quán)利要求M至沈中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形基本成形為斜方形，該斜方形取向成使其對角線與所述殼體的縱向軸線大體共面。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的太陽能接收器，其中，所述斜方形為直角的。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的太陽能接收器，其中，所述對角線是所述斜方形的較長對角線。
30.根據(jù)權(quán)利要求M至沈中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形基本被成形為橢圓。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的太陽能接收器，其中，所述突起被布置成使橢圓的長軸與所述殼體的縱向軸線大體共面。
32.根據(jù)權(quán)利要求M至沈中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形基本上被成形為具有弦線的機(jī)翼。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的太陽能接收器，其中，所述構(gòu)形包括圓形前部和錐形后部。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的太陽能接收器，其中，所述后部大體面向所述接收器室的所述工作流體入口。
35.根據(jù)權(quán)利要求32至34中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述弦線構(gòu)成所述構(gòu)形的對稱軸線。
36.根據(jù)權(quán)利要求32至35中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述機(jī)翼被布置成使所述弦線與所述殼體的縱向軸線大體共面。
37.根據(jù)權(quán)利要求M至36中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述太陽輻射吸收器的至少一些突起的構(gòu)形在形狀上與所述太陽輻射吸收器的其它突起的構(gòu)形不同。
38.根據(jù)權(quán)利要求對至33中任一項所述的太陽能接收器，該太陽能接收器還包括布置在所述工作流體入口和所述接收器室之間的輻射屏蔽件。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的太陽能接收器，其中，所述輻射屏蔽件構(gòu)造成允許工作流體從其流過。
40.根據(jù)權(quán)利要求對至39中任一項所述的太陽能接收器，該太陽能接收器被設(shè)計成便于使工作流體在流入所述吸收器之前從所述工作流體入口繞所述窗口并沿著所述窗口流動。
41.一種太陽能接收器系統(tǒng)，該太陽能接收器系統(tǒng)包括 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的太陽能接收器；以及 渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)被操作成從所述工作流體出口接收所述工作流體，并且由所述工作流體發(fā)電。
42. 一種用于在太陽能接收器中使用的太陽輻射吸收器，所述太陽輻射吸收器包括接收器殼體和窗口，所述窗口安裝至所述接收器殼體并且在所述接收器殼體內(nèi)突出，所述太陽輻射吸收器被構(gòu)造成用于吸收輻射并借此加熱工作流體，所述太陽輻射吸收器形成有突起，每個所述突起 由泡沫材料制成； 具有縱向軸線，該縱向軸線大體垂直于所述窗口布置；并且 具有這樣的構(gòu)形，該構(gòu)形具有特征拋射體形狀阻力，該特征拋射體形狀阻力比基準(zhǔn)形狀阻力至少小15%，該基準(zhǔn)形狀阻力以具有方形構(gòu)形且取向成使該方形構(gòu)形的其中一個邊基本上與工作流體的流動垂直的突起為代表。
全文摘要
提供了一種太陽能接收器，其包括接收器殼體，其具有前端和后端并且沿縱向軸線延伸；窗口，其構(gòu)造成允許輻射通過，安裝在前端處并且在殼體內(nèi)突出；接收器室，其限定在殼體和窗口之間，并具有工作流體入口和工作流體出口，工作流體入口用于使待被在其內(nèi)加熱的工作流體進(jìn)入，工作流體出口用于使被加熱的工作流體通過其流出；以及太陽輻射吸收器，構(gòu)造成用于吸收輻射并且借此加熱工作流體。吸收器被定位在接收器室內(nèi)并且圍繞窗口的至少一部分。太陽輻射吸收器形成有突起，每個突起由泡沫材料制成；具有大體垂直于窗口布置的縱向軸線；并且具有這樣的構(gòu)形，該構(gòu)形具有特征拋射體形狀阻力，其比基準(zhǔn)形狀阻力至少小15％，該基準(zhǔn)形狀阻力以具有方形構(gòu)形且取向成使該方形構(gòu)形的其中一個邊基本上與工作流體的流動垂直的突起為代表。
文檔編號F24J2/00GK102317705SQ201080007627
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者H·卡弗里, Z·格登斯坦, 雅各布·卡尼 申請人:曳達(dá)研究和發(fā)展有限公司