[发明专利]太阳能接收器系统

说明书

本申请是2009年8月31日递交的申请号为200980133473.6，发明名称为“太阳能接收器系统”的分案申请。

发明领域

本发明一般地涉及太阳能系统，更具体地说涉及有太阳能接收器的太阳能系统。

背景技术

涡轮普遍地用来生产电力。通常，工作流体(例如，空气、蒸汽或任何其它的气体)在供应给涡轮之前先被压缩和加热，其中工作流体膨胀，把灼热的压缩工作流体的一部分内能转换成机械运动，该机械运动随后通过使用发电机转变成电力。

在太阳能系统中，技术上已知的一种用来在进入涡轮之前给工作流体加热的装置是太阳能接收器。这样的接收器利用照射到太阳能接收器里面的太阳辐射吸收体上的太阳辐射。工作流体被该吸收体加热，而后工作流体经由利用它产生电力的涡轮传递热量。此外，热交换器、化学反应或任何其它适当的装置或过程可能用来利用热的工作流体产生电力。

发明内容

依照本发明的一个方面，提供一种太阳能接收器，其中包括：

-沿着纵轴延伸有前端和后端的接收器壳体；

-配置成允许辐射通过的窗口，该窗口安装在前端并且向壳体里面突出；

-在壳体和窗口之间定义的接收器舱室，该接收器舱室有供待加热的工作流体进入的工作流体入口和供热的工作流体流出的工作流体出口；以及

-配置成吸收辐射并借此给工作流体加热的太阳辐射吸收体，该吸收体位于接收器舱室内并且至少围住一部分窗口，该太阳辐射吸收体是与沟槽一起形成的并且是用有特性平均孔径的泡沫材料(例如，陶瓷的或金属的泡沫材料)制成的，其中每个沟槽：

○在面对窗口的近端是敞开的；

○在吸收体里面沿径向延伸；以及

○在封闭的远端以吸收体材料终结。因此，沟槽只部分地沿着径向方向延伸；一部分吸收体位于每个沟槽的末梢部。

适合作为太阳辐射吸收体使用的泡沫材料允许太阳辐射从那里通过，给在其厚度范围内的部分加热。工作流体同样地进入该泡沫材料转移该泡沫材料吸收的能量。被泡沫材料吸收并因此可用于对工作流体传热的能量随着辐射进入泡沫材料的穿透深度减少。这能被表示成：

总吸收辐射＝A(l-e^-bx)

其中A是与系统特性有关的常数，b是与泡沫材料结构有关的消光系数，x是通过该材料传送的距离。在实践中，这个等式的值当x大约为泡沫材料平均孔径的3倍的时候接近1，从而指出当辐射穿透到大约等于材料的三倍平均孔径的距离的时候，几乎是能吸收的最大辐射量。一旦辐射退出该材料，这个效应被“重新设定”，即，在照射第二块材料之时，x的值回到零，从而允许在第二块材料里面的补充吸收。

太阳辐射吸收体可能定义众多环状带，每个环状带包含众多沟槽。它可能进一步包含众多沿轴向安排的环状吸收体元件，每个吸收体元件包含一个或多个环状带部分。吸收体元件可能是与在其以轴线面对的侧面中形成的沟槽一起形成的，安排在单一环状带里面的所有的沟槽都是朝单一的轴线方向敞开的。每个元件可能包含两个环状带，每个环状带的沟槽与其它环状带的沟槽相比较朝相反的轴线方向敞开。每一条环状带中的沟槽可能沿轴向被安排成与其它环状带的沟槽之间的吸收体材料部分相邻。吸收体元件可能是这样安排的，以致其沟槽被安排成沿轴向毗连相邻吸收体元件的沟槽之间的吸收体材料部分。在每条环状带的沟槽之间的吸收体材料部分可能沿圆周与其它环状带的沟槽之间的吸收体材料部分重叠。

沟槽之间的吸收体材料部分可能构成面对窗口的波浪形轮廓。

粘结沟槽的每个吸收体材料区段的轴向厚度可能大于三倍或五倍平均孔径。

封闭每个沟槽远端的吸收体材料沿着径向方向可能有大于三倍或五倍平均孔径的厚度。

沟槽可能在与径向方向成垂直的平面的横截面中有实质上呈矩形的形状。该形状可能包含圆角。

每个沟槽的圆周长度可能小于沿圆周与其毗连的吸收体材料部分的圆周长度。

每个沟槽的径向长度可能大于封闭其远端的吸收体材料的径向长度。

太阳能接收器可能进一步包含安排在工作流体入口和接收器舱室之间的辐射屏蔽。辐射屏蔽可能配置成允许工作流体通过那里流动。

太阳能接收器可能被设计成促进来自工作流体入口的工作流体在进入吸收体之前环绕和沿着窗口流动。

依照本发明的另一个方面，提供一种太阳能接收器系统，其中包括：

-上述的太阳能接收器；以及

-用来接受来自工作流体出口的工作流体并且利用它产生电力的涡轮。