[發明專利]太陽能接收器系統

有效

• 申請號: 200980133473.6
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN102132108A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: J·卡尼
• 申請（專利權）人: 耶達研究與發展有限公司
• 主分類號: F24J2/07
• 分類號: F24J2/07;F24J2/28;F03G6/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

發明領域

本發明一般地涉及太陽能系統，更具體地說涉及有太陽能接收器的太陽能系統。

背景技術

渦輪普遍地用來生產電力。通常，工作流體(例如，空氣、蒸汽或任何其它的氣體)在供應給渦輪之前先被壓縮和加熱，其中工作流體膨脹，把灼熱的壓縮工作流體的一部分內能轉換成機械運動，該機械運動隨后通過使用發電機轉變成電力。

在太陽能系統中，技術上已知的一種用來在進入渦輪之前給工作流體加熱的裝置是太陽能接收器。這樣的接收器利用照射到太陽能接收器里面的太陽輻射吸收體上的太陽輻射。工作流體被該吸收體加熱，而后工作流體經由利用它產生電力的渦輪傳遞熱量。此外，熱交換器、化學反應或任何其它適當的裝置或過程可能用來利用熱的工作流體產生電力。

發明內容

依照本發明的一個方面，提供一種太陽能接收器，其中包括：

-沿著縱軸延伸有前端和后端的接收器殼體；

-配置成允許輻射通過的窗口，該窗口安裝在前端并且向殼體里面突出；

-在殼體和窗口之間定義的接收器艙室，該接收器艙室有供待加熱的工作流體進入的工作流體入口和供熱的工作流體流出的工作流體出口；以及

-配置成吸收輻射并借此給工作流體加熱的太陽輻射吸收體，該吸收體位于接收器艙室內并且至少圍住一部分窗口，該太陽輻射吸收體是與溝槽一起形成的并且是用有特性平均孔徑的泡沫材料(例如，陶瓷的或金屬的泡沫材料)制成的，其中每個溝槽：

о在面對窗口的近端是敞開的；

о在吸收體里面沿徑向延伸；以及

о在封閉的遠端以吸收體材料終結。因此，溝槽只部分地沿著徑向方向延伸；一部分吸收體位于每個溝槽的末梢部。

適合作為太陽輻射吸收體使用的泡沫材料允許太陽輻射從那里通過，給在其厚度范圍內的部分加熱。工作流體同樣地進入該泡沫材料轉移該泡沫材料吸收的能量。被泡沫材料吸收并因此可用于對工作流體傳熱的能量隨著輻射進入泡沫材料的穿透深度減少。這能被表示成：

總吸收輻射＝A(1-e^-bx)

其中A是與系統特性有關的常數，b是與泡沫材料結構有關的消光系數，x是通過該材料傳送的距離。在實踐中，這個等式的值當x大約為泡沫材料平均孔徑的3倍的時候接近1，從而指出當輻射穿透到大約等于材料的三倍平均孔徑的距離的時候，幾乎是能吸收的最大輻射量。一旦輻射退出該材料，這個效應被“重新設定”，即，在照射第二塊材料之時，x的值回到零，從而允許在第二塊材料里面的補充吸收。

太陽輻射吸收體可能定義眾多環狀帶，每個環狀帶包含眾多溝槽。它可能進一步包含眾多沿軸向安排的環狀吸收體元件，每個吸收體元件包含一個或多個環狀帶部分。吸收體元件可能是與在其以軸線面對的側面中形成的溝槽一起形成的，安排在單一環狀帶里面的所有的溝槽都是朝單一的軸線方向敞開的。每個元件可能包含兩個環狀帶，每個環狀帶的溝槽與其它環狀帶的溝槽相比較朝相反的軸線方向敞開。每一條環狀帶中的溝槽可能沿軸向被安排成與其它環狀帶的溝槽之間的吸收體材料部分相鄰。吸收體元件可能是這樣安排的，以致其溝槽被安排成沿軸向毗連相鄰吸收體元件的溝槽之間的吸收體材料部分。在每條環狀帶的溝槽之間的吸收體材料部分可能沿圓周與其它環狀帶的溝槽之間的吸收體材料部分重疊。

溝槽之間的吸收體材料部分可能構成面對窗口的波浪形輪廓。

粘結溝槽的每個吸收體材料區段的軸向厚度可能大于三倍或五倍平均孔徑。

封閉每個溝槽遠端的吸收體材料沿著徑向方向可能有大于三倍或五倍平均孔徑的厚度。

溝槽可能在與徑向方向成垂直的平面的橫截面中有實質上呈矩形的形狀。該形狀可能包含圓角。

每個溝槽的圓周長度可能小于沿圓周與其毗連的吸收體材料部分的圓周長度。

每個溝槽的徑向長度可能大于封閉其遠端的吸收體材料的徑向長度。

太陽能接收器可能進一步包含安排在工作流體入口和接收器艙室之間的輻射屏蔽。輻射屏蔽可能配置成允許工作流體通過那里流動。

太陽能接收器可能被設計成促進來自工作流體入口的工作流體在進入吸收體之前環繞和沿著窗口流動。

依照本發明的另一個方面，提供一種太陽能接收器系統，其中包括：

-上述的太陽能接收器；以及

-用來接受來自工作流體出口的工作流體并且利用它產生電力的渦輪。

依照本發明的進一步的方面，提供一種在太陽能接收器使用的太陽輻射吸收體，該太陽輻射吸收體配置成吸收輻射并借此給工作流體加熱，太陽輻射吸收體是與溝槽一起形成的并且是用有特性平均孔徑的泡沫材料制成的，每個溝槽：

-在面對輻射的近端是敞開的；