用于太陽(yáng)能收集器的線性接收器的制造方法
【專利摘要】本文中描述了用于聚集太陽(yáng)能收集應(yīng)用的線性接收器。例如，提供了線性接收器，該線性接收器包括位于線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的內(nèi)部體積內(nèi)的體積位移元件。該體積位移元件提供了例如該吸收元件和熱傳遞流體之間的增強(qiáng)的熱傳遞特征、與將該線性接收器的位置維持在用于吸收聚集的太陽(yáng)能輻射的最佳位置相關(guān)聯(lián)的效率提高和/或?qū)⒃摼€性接收器從凍結(jié)事件恢復(fù)的能力。還提供了用于制造線性接收器的方法、用于收集聚集的太陽(yáng)能輻射的方法、用于將線性接收器從凍結(jié)事件恢復(fù)的方法、用于提高總體接收器效率的方法(諸如通過(guò)減少該接收器元件的彎曲/下垂)以及用于降低該吸收器元件的周向溫度分布的方法。
【專利說(shuō)明】
用于太陽(yáng)能收集器的線性接收器
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年1月6日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/924,034的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu) 先權(quán)權(quán)益，在此通過(guò)引用將該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的整體并入。
[0003] 關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開(kāi)發(fā)的聲明
[0004] 本發(fā)明是在由美國(guó)能源部授予的DE-FC36-08G018034號(hào)獎(jiǎng)項(xiàng)下通過(guò)政府支持做出 的。政府對(duì)本發(fā)明具有一定的權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005] 本發(fā)明屬于太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域。本發(fā)明大體上設(shè)及一種用于聚集太陽(yáng)能收集系統(tǒng) 的線性接收器。
【背景技術(shù)】
[0006] 用于線性聚集太陽(yáng)能熱收集系統(tǒng)的太陽(yáng)能接收器一般包括吸收接收管，熱傳遞流 體在該管中流動(dòng)，該吸收接收管容納在透明玻璃套管內(nèi)W保護(hù)吸收接收管并減少?gòu)奈战?收管損失的熱量。已經(jīng)采用了各種技術(shù)來(lái)增加用于線性聚集太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能接 收器的效率。例如，可W在玻璃套管與接收管之間引入真空W使傳導(dǎo)熱損失最小化。此外， 可W在玻璃套管上放置抗反射涂層W使傳輸?shù)轿战邮展艿奶?yáng)能福射最大化。而且，在 接收管自身上的吸收涂層可W使光吸收最大化并減少福射損失。
[0007] 用于提高效率的其他技術(shù)包括使用包括透明玻璃接收管的太陽(yáng)能接收器W及采 用在接收管內(nèi)的光吸收器來(lái)促進(jìn)太陽(yáng)能福射轉(zhuǎn)換成熱能。例如，公開(kāi)號(hào)為US 2013/0319501 的美國(guó)專利申請(qǐng)描述了在熱傳遞流體內(nèi)直接包括光學(xué)吸收添加劑。類似地，公開(kāi)號(hào)為US 2009/0293866的美國(guó)專利申請(qǐng)描述了放置具有用于接收管內(nèi)的熱傳遞流體的內(nèi)部流道的 吸收插入件。
[000引已經(jīng)應(yīng)用其他技術(shù)來(lái)增加太陽(yáng)能接收器的效率，諸如通過(guò)在常規(guī)接收管周圍填滿 絕緣材料，或者通過(guò)在玻璃套管與涂覆的接收管之間的區(qū)域內(nèi)放置絕緣材料或分隔器來(lái)使 對(duì)流損失最小化，如在例如公開(kāi)號(hào)為US 2013/0276775的美國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的。
[0009] 對(duì)于豎直地對(duì)準(zhǔn)的接收管，諸如在太陽(yáng)能電力塔配置中，熱傳遞流體的流動(dòng)呈現(xiàn) 出挑戰(zhàn)，因?yàn)闊醾鬟f流體必須最終返回到地面，從而使得需要向上的流動(dòng)通道和向下的流 動(dòng)通道兩者。公開(kāi)號(hào)為US 2013/0220310的美國(guó)專利申請(qǐng)通過(guò)提供具有同屯、管模塊的太陽(yáng) 能接收器克服了運(yùn)一障礙，其中熱傳遞流體在外環(huán)形通道中W向上的方向流動(dòng)同時(shí)從接收 管的壁吸收熱量，并在內(nèi)通道中返回到地面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供了例如具有各種增強(qiáng)的用于聚集太陽(yáng)能收集器的線性接收器。本發(fā)明 的方面設(shè)及在線性太陽(yáng)能福射吸收元件的內(nèi)部體積內(nèi)并入體積位移（VO Iume di splacement)元件。體積位移元件的使用提供了許多好處。例如，運(yùn)樣的體積位移元件減 少了用于在接收器內(nèi)使主熱傳遞流體流動(dòng)的可用體積，從而導(dǎo)致總體更高的流動(dòng)速度并提 供增強(qiáng)的熱傳遞特性，運(yùn)進(jìn)而使得能夠?qū)崿F(xiàn)吸收元件的更均勻的周向溫度分布。此外，將流 動(dòng)素流器(turbulator)并入本發(fā)明的多個(gè)方面和多個(gè)實(shí)施方案，W進(jìn)一步增強(qiáng)吸收元件壁 與熱傳遞流體之間的熱傳遞。
[0011] 體積位移元件還為例如通過(guò)減少與非均勻的周向溫度分布相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力W及例 如通過(guò)減少吸收元件內(nèi)的熱傳遞流體的重量來(lái)減少吸收元件的彎曲（bowing)和下垂 (sagging)創(chuàng)造條件。彎曲和下垂的減少例如還可W通過(guò)使線性接收器的位置維持在用于 吸收聚集的太陽(yáng)能福射的最佳位置(諸如在拋物面槽式反射器的焦點(diǎn)處)來(lái)提供效率提高。 體積位移元件的使用例如還為諸如通過(guò)W下方式能夠從凍結(jié)事件恢復(fù)的線性接收器創(chuàng)造 條件:提供用于內(nèi)部地加熱固態(tài)熱傳遞流體的位置，W及為適應(yīng)烙化后熱傳遞流體的體積 的增加的能力創(chuàng)造條件一一諸如通過(guò)使用具有能收縮的幾何形狀的體積位移元件。
[0012] 本發(fā)明還提供了例如用于收集聚集的太陽(yáng)能福射的方法，用于從凍結(jié)事件恢復(fù)線 性接收器的方法，用于提高總體接收器效率的方法，諸如通過(guò)減少線性接收器的下垂和/或 彎曲，通過(guò)減小線性接收器的周向溫度分布，W及通過(guò)提高從線性接收器的壁到接收器內(nèi) 部的熱傳遞流體的熱傳遞效率。在多個(gè)實(shí)施方案中，運(yùn)些技術(shù)是通過(guò)提供諸如本文中所述 的線性接收器或者通過(guò)改裝現(xiàn)有的線性接收器W并入本發(fā)明的體積位移元件或其他方面 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0013] 在第一方面，本發(fā)明提供了用于聚集太陽(yáng)能收集器的線性接收器。該方面的一個(gè) 具體接收器實(shí)施方案包括:線性太陽(yáng)能福射吸收元件，所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件沿第 一長(zhǎng)度延伸，且包括具有第一內(nèi)部體積的中空結(jié)構(gòu)和用于吸收入射或反射的太陽(yáng)能福射的 外表面;線性體積位移元件，所述線性體積位移元件被安置在所述線性太陽(yáng)能福射吸收元 件內(nèi)并沿所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的所述第一長(zhǎng)度的至少一部分延伸，其中所述第一 內(nèi)部體積包括被所述線性體積位移元件占據(jù)的第二體積和未被所述線性體積位移元件占 據(jù)的第=體積，其中所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的大于15%的百分比；W及第一 熱傳遞流體，所述第一熱傳遞流體被設(shè)置在所述第=體積內(nèi)，其中所述第一熱傳遞流體在 所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)W第一流速流動(dòng)，但不在第二體積內(nèi)流動(dòng)。在一個(gè)示例性 實(shí)施方案中，所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的選自從15%到90%的范圍的百分比。 在多個(gè)實(shí)施方案中，所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的如下百分比：所述百分比大于 20%、25%、30%、35%或40%，或選自從20%至80%、30%至70%或40%至60%的范圍。
[0014] 在某些實(shí)施方案中，線性體積位移元件的使用為線性太陽(yáng)能福射接收元件與第一 熱傳遞流體之間改善的熱傳遞創(chuàng)造條件，所述改善的熱傳遞例如是相比于如下線性接收器 而言的:所述線性接收器包括具有由具有相同的第一流速的第一熱傳遞流體占據(jù)的第一內(nèi) 部體積的線性太陽(yáng)能福射吸收元件，但不包括線性體積位移元件。運(yùn)樣的改善的傳熱率可 選地為線性太陽(yáng)能福射吸收元件的更均勻的周向溫度分布創(chuàng)造條件，從而導(dǎo)致線性太陽(yáng)能 福射接收元件的背離用于接收聚集的太陽(yáng)能福射的最佳位置的最小限度彎曲。當(dāng)在整個(gè)線 性太陽(yáng)能福射吸收元件中存在大的周向溫度分布時(shí)，運(yùn)樣的彎曲可能會(huì)發(fā)生。例如，線性太 陽(yáng)能福射吸收元件的較熱部分比線性太陽(yáng)能福射吸收元件的較冷部分經(jīng)受更多熱膨脹，從 而導(dǎo)致形成線性太陽(yáng)能福射吸收元件的彎曲或下垂區(qū)域的應(yīng)力。
[0015] 在多個(gè)實(shí)施方案中，例如，與包括具有由具有第一流速的第一熱傳遞流體占據(jù)的 第一內(nèi)部體積的線性太陽(yáng)能福射吸收元件但不包括線性體積位移元件的線性接收器相比， 最大周向溫差導(dǎo)致沿線性接收器的減小的彎曲、減小的應(yīng)力和/或減小的應(yīng)變。在一個(gè)具體 的實(shí)施方案中，第一熱傳遞流體的第一流速為如下所述創(chuàng)造條件:線性太陽(yáng)能福射吸收元 件與第一熱傳遞流體之間的傳熱率或熱通量足W維持線性太陽(yáng)能福射吸收元件的最大周 向溫差，W實(shí)現(xiàn)線性太陽(yáng)能福射吸收元件中的目標(biāo)量的彎曲、應(yīng)力和/或應(yīng)變。在一個(gè)實(shí)施 方案中，最大周向溫差小于l〇〇°C。
[0016] 不受任何理論限制，相信，在實(shí)施方案中，與包括具有由具有第一流速的第一熱傳 遞流體占據(jù)的第一內(nèi)部體積的線性太陽(yáng)能福射吸收元件但不包括線性體積位移元件的線 性接收器相比，由特定傳熱率和/或熱通量實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)周向溫度分布導(dǎo)致線性太陽(yáng)能福射 吸收元件與第一熱傳遞流體之間的對(duì)流熱傳遞的增加。在一些實(shí)施方案中，入射到線性聚 集太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的收集器孔徑(諸如拋物面槽的反射表面)上的通量從100W/V到Iioow/ m2變化?？蛇x地，入射到線性太陽(yáng)能福射吸收元件上的通量可W高達(dá)或大于80000W/m2。然 而，在實(shí)施方案中，入射到線性太陽(yáng)能福射吸收元件上的通量是太陽(yáng)能接收器場(chǎng)的大小、太 陽(yáng)的入射角度、收集系統(tǒng)的聚光比、系統(tǒng)的收集效率等的函數(shù)。
[0017] 在實(shí)施方案中，發(fā)生對(duì)流熱傳遞的增加，運(yùn)是因?yàn)榕c包括具有由具有第一流速的 第一熱傳遞流體占據(jù)的第一內(nèi)部體積的線性太陽(yáng)能福射吸收元件但不包括線性體積位移 元件的線性接收器相比，第一流速具有增加的線性速度。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，線性體 積位移元件的存在實(shí)現(xiàn)了第一熱傳遞流體的線性速度的選自從115%到1000%的范圍的百 分比增加。由于無(wú)論線性接收器是否包括線性體積位移元件，質(zhì)量或體積流速都可選地是 相同的，所W包括線性體積位移元件將導(dǎo)致更高的線性流速，因?yàn)榫€性太陽(yáng)能福射接收元 件的體積的一部分被線性體積位移元件占據(jù)。在實(shí)施方案中，例如，線性體積位移元件占據(jù) 線性太陽(yáng)能福射吸收元件的第一內(nèi)部體積的15%到90%。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，使用 流體性質(zhì)和流體流過(guò)的橫截面區(qū)域的幾何形狀在體積流、質(zhì)量流和線性流之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換是 直截了當(dāng)?shù)?。下面在?shí)施例5中提供了進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
[0018] 各種體積位移元件對(duì)于本發(fā)明的設(shè)備和方法是有用的。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中， 線性體積位移元件包括玻璃、陶瓷、不誘鋼、銘儀鐵合金、包括大于50%的儀的金屬合金、 鋼、金屬或運(yùn)些的任意組合。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，線性體積位移元件包括導(dǎo)電材料。 在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，線性體積位移元件沿所述第一長(zhǎng)度的選自25 %至100 %的范圍或 50%至100%的范圍的百分比延伸。有用的線性體積位移元件包括實(shí)屯、結(jié)構(gòu)和中空結(jié)構(gòu)兩 者。在多個(gè)實(shí)施方案中，線性體積位移元件具有選自由圓形、卵形、楠圓形、矩形和方形組成 的組中的橫截面形狀。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，線性體積位移元件同屯、地置于線性太陽(yáng) 能福射吸收元件內(nèi)。
[0019] 在一些實(shí)施方案中，線性體積位移元件包括兩個(gè)或更多個(gè)線性體積位移元件?？?選地，線性體積位移元件包括端部通過(guò)焊接相結(jié)合的兩個(gè)或更多個(gè)線性體積位移元件。可 選地，一個(gè)或多個(gè)線性體積位移元件包括端帽。在某些實(shí)施方案中，兩個(gè)或更多個(gè)線性體積 位移元件被安置為通過(guò)電橋彼此電連通。
[0020] 有利地，與包括具有由具有第一流速的第一熱傳遞流體占據(jù)的第一內(nèi)部體積的線 性太陽(yáng)能福射吸收元件但不包括線性體積位移元件的線性接收器的總體質(zhì)量相比，本發(fā)明 的包括線性體積位移元件的實(shí)施方案提供了線性接收器的總體質(zhì)量的減小，該減小足W減 少線性太陽(yáng)能福射吸收元件中的下垂、應(yīng)力和/或應(yīng)變。例如，在實(shí)施方案中，與包括具有由 具有第一流速的第一熱傳遞流體占據(jù)的第一內(nèi)部體積的線性太陽(yáng)能福射吸收元件但不包 括線性體積位移元件的線性接收器相比，運(yùn)樣的質(zhì)量的減小減少了沿線性接收器的下垂。 可選地，例如在其中線性體積位移元件具有小于第一熱傳遞流體的密度的總體密度的實(shí)施 方案中，實(shí)現(xiàn)運(yùn)樣的質(zhì)量的減小。在某些實(shí)施方案中，該總體密度是第一熱傳遞流體的密度 的一個(gè)百分比。在實(shí)施方案中，例如因?yàn)榈谝粺醾鬟f流體不在第二體積內(nèi)流動(dòng)和/或不存在 于第二體積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)樣的質(zhì)量的減小。
[0021] 在某些實(shí)施方案中，線性體積位移元件包括第二中空結(jié)構(gòu)，諸如圓柱形管。在實(shí)施 方案中，第二中空結(jié)構(gòu)具有選自0.5至5mm的范圍的壁厚。在實(shí)施方案中，第二中空結(jié)構(gòu)具有 的壁厚為第二中空結(jié)構(gòu)的直徑的一個(gè)百分比，諸如一個(gè)選自1%到40%的范圍的百分比。可 選地，該方面的線性接收器還包括設(shè)置在第二中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的第二熱傳遞流體。例如，對(duì)于第 二熱傳遞流體有用流體包括液體或氣體，諸如包括水、蒸汽、油或烙鹽或受熱氣體或受熱液 體的熱傳遞流體。包括第二熱傳遞流體有助于例如從第一熱傳遞流體的凍結(jié)事件恢復(fù)。例 如，在一個(gè)實(shí)施方案中，第一熱傳遞流體的第一烙化溫度比第二熱傳遞流體的第二烙化溫 度高。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第一熱傳遞流體是固體，第二熱傳遞流體具有比第一熱傳 遞流體的烙化溫度更高的溫度。
[0022] 可選地，該方面的線性接收器包括那些其中線性體積位移元件包括能收縮的幾何 形狀的實(shí)施方案。使用包括能收縮的幾何形狀的線性體積位移元件有益于例如從凍結(jié)事件 恢復(fù)，在凍結(jié)事件中一凍結(jié)第一熱傳遞流體就經(jīng)歷體積的減小，和/或一烙化第一熱傳遞流 體就經(jīng)歷體積的膨脹。在實(shí)施方案中，例如第一熱傳遞流體的烙化導(dǎo)致由第一熱傳遞流體 占據(jù)的體積的增加，同時(shí)由第一熱傳遞流體占據(jù)的體積增加后線性體積位移元件的體積就 減小，從而防止第一熱傳遞流體烙化后使線性太陽(yáng)能福射吸收元件斷裂、破裂、變形或損 壞。
[0023] 例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝粺醾鬟f流體的至少一部分的溫度從第一熱傳遞 流體的烙化溫度W下的第一溫度增加到第一熱傳遞流體的烙化溫度W上的第二溫度時(shí)，線 性體積位移元件從大于第二體積的體積收縮。在另一實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝粺醾鬟f流體的至 少一部分的溫度從第一熱傳遞流體的烙化溫度W上的第一溫度下降到第一熱傳遞流體的 烙化溫度W下的第二溫度時(shí)，線性體積位移元件從第二體積膨脹到更大的體積。
[0024] 可選地，能收縮的幾何形狀通過(guò)多種線性體積位移元件提供。例如，在實(shí)施方案 中，線性體積位移元件包括一個(gè)或多個(gè)曉性區(qū)域和/或一個(gè)或多個(gè)回旋區(qū)域。運(yùn)樣的能收縮 的幾何形狀可選地為線性體積位移元件提供了變形的能力。
[0025] 在實(shí)施方案中，多種太陽(yáng)能福射吸收元件(本文中也稱為吸收管)對(duì)本發(fā)明的設(shè)備 和方法是有用的。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，線性太陽(yáng)能福射吸收元件包括圓柱形管。在各 種實(shí)施方案中，例如，線性太陽(yáng)能福射吸收元件具有選自由圓形、卵形、楠圓形、矩形和方形 組成的組中的橫截面形狀。在某些實(shí)施方案中，使用特定橫截面形狀的福射吸收元件可W 為太陽(yáng)能收集系統(tǒng)提供進(jìn)一步的增強(qiáng)，諸如通過(guò)減少內(nèi)部的熱傳遞流體的質(zhì)量W及通過(guò)為 特定聚集系統(tǒng)提供最佳吸收區(qū)域。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，在線性菲涅爾系統(tǒng)中使用具有 楠圓形橫截面形狀的福射吸收元件。
[0026] 在示例性實(shí)施方案中，例如當(dāng)接收器被暴露于聚集的太陽(yáng)能福射時(shí)，本發(fā)明的線 性接收器的線性太陽(yáng)能福射吸收元件具有高于300°C、高于400°C、高于500°C、高于600°C或 低于600°C的平均溫度。在示例性實(shí)施方案中，例如當(dāng)接收器未暴露于聚集的太陽(yáng)能福射 時(shí)，本發(fā)明的線性接收器的線性太陽(yáng)能福射吸收元件維持高于第一熱傳遞流體的烙化溫度 的平均溫度。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)接收器未暴露于聚集的太陽(yáng)能福射時(shí)，本發(fā)明的線性接 收器的線性太陽(yáng)能福射吸收元件具有高于或等于環(huán)境溫度的平均溫度。
[0027] 有用的線性太陽(yáng)能福射吸收元件包括但不限于包括不誘鋼的線性太陽(yáng)能福射吸 收元件。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，線性太陽(yáng)能福射吸收元件包括設(shè)置在外表面上的吸收 層或涂層，諸如適于吸收入射到吸收層上的所有、一部分或大部分太陽(yáng)能電磁福射的吸收 層。
[0028] 在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的線性接收器還包括位于第=體積內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)素 流器。在諸如暴露于第一熱傳遞流體的第=體積內(nèi)使用素流器，有利地增加了第一熱傳遞 流體內(nèi)的素流，并可選地增加線性太陽(yáng)能福射吸收元件與第一熱傳遞流體之間的傳熱率或 熱通量。例如，在實(shí)施方案中，與沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)素流器時(shí)的第一熱傳遞流體流相比，一個(gè) 或多個(gè)素流器增強(qiáng)了第一熱傳遞流體流內(nèi)的素流。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，一個(gè)或多個(gè)素 流器包括:一個(gè)或多個(gè)圓柱形銷或圓柱形支撐腿，其被安置成圓柱軸線與第一熱傳遞流體 的流動(dòng)方向垂直;和/或一個(gè)或多個(gè)螺旋物體，其被安置成螺旋軸線與第一熱傳遞流體的流 動(dòng)方向平行。
[0029] 多種熱傳遞流體對(duì)本發(fā)明的設(shè)備和方法是有用的。例如，有用的熱傳遞流體(諸如 對(duì)于第一熱傳遞流體有用的熱傳遞流體)包括但不限于:包括油、合成油、鹽、鹽的混合物、 硝石、硝酸鋼、硝酸鐘、硝酸巧、超臨界C〇2、水、蒸汽、含水混合物(諸如包括乙二醇或減少腐 蝕或壓低凍結(jié)點(diǎn)的其他添加劑)或運(yùn)些物質(zhì)的任何組合的熱傳遞流體。在一些實(shí)施方案中， 第一熱傳遞流體具有選自l〇〇°C到300°C的范圍的烙化溫度。
[0030] 在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明的線性接收器還包括中空玻璃結(jié)構(gòu)，該中空玻璃結(jié)構(gòu) 被安置成使得線性太陽(yáng)能福射吸收元件位于中空玻璃結(jié)構(gòu)內(nèi)。玻璃外部結(jié)構(gòu)(在本文中也 稱為玻璃套管)對(duì)于保護(hù)線性太陽(yáng)能福射吸收元件W及對(duì)于使自線性太陽(yáng)能福射吸收元件 的傳導(dǎo)熱損失最小化是有用的，諸如通過(guò)在線性太陽(yáng)能福射吸收元件的至少一些部分周圍 包含絕緣材料或真空。
[0031 ]在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，中空玻璃結(jié)構(gòu)包括圓筒形管?？蛇x地，中空玻璃結(jié)構(gòu)具 有選自由圓形、卵形、楠圓形、矩形和方形組成的組中的橫截面形狀。在示例性實(shí)施方案中， 中空玻璃結(jié)構(gòu)對(duì)于地面太陽(yáng)能光譜的至少一部分是透明的，從而允許太陽(yáng)能福射通過(guò)中空 玻璃結(jié)構(gòu)并被線性太陽(yáng)能福射吸收元件吸收?？蛇x地，線性太陽(yáng)能福射吸收元件被同屯、地 置于中空玻璃結(jié)構(gòu)內(nèi)。某些實(shí)施方案還進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)支撐元件W將線性太陽(yáng)能福 射吸收元件固定在中空玻璃結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0032] 在多個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的線性接收器包括一個(gè)或多個(gè)支撐元件W將線性體積 位移元件固定在線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)。例如，有用的支撐元件包括但不限于5角彈黃 和/或支撐腿，諸如圓柱形支撐腿。
[0033] 在實(shí)施方案中，本文所述的線性接收器在聚集太陽(yáng)能收集器(諸如包括反射拋物 面槽式太陽(yáng)能收集器和/或反射線性菲涅耳太陽(yáng)能收集器的聚集太陽(yáng)能收集器）中是有用 的。在示例性實(shí)施方案中，反射拋物面槽式太陽(yáng)能收集器和/或反射線性菲涅爾太陽(yáng)能收集 器被安置成使得反射的太陽(yáng)能福射被引導(dǎo)到線性接收器上。
[0034] 在其他方面，本發(fā)明提供了方法，諸如使用上述的線性接收器的方法。在多個(gè)實(shí)施 方案中，本發(fā)明提供收集聚集的太陽(yáng)福射的方法，諸如其中線性太陽(yáng)能福射吸收元件的最 大周向溫差被維持在特定的范圍內(nèi)W實(shí)現(xiàn)線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的目標(biāo)量的彎曲、應(yīng) 力和/或應(yīng)變的方法。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，最大周向溫差被維持在IOCTC W下。然而，在 一些實(shí)施方案中，可W短暫地超過(guò)運(yùn)樣的最大溫差而接收器不遭到損壞。
[0035] 該方面的示例性方法實(shí)施方案包括W下步驟:提供上述的任一線性接收器;使所 述線性太陽(yáng)能福射吸收元件暴露于聚集的太陽(yáng)能福射，其中第一熱傳遞流體的第一流速足 W使所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的最大周向溫差維持在特定范圍內(nèi)W實(shí)現(xiàn)所述線性太 陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的目標(biāo)量的彎曲、應(yīng)力和/或應(yīng)變。
[0036] 該方面的另一示例性方法實(shí)施方案包括W下步驟:提供沿第一長(zhǎng)度延伸的線性太 陽(yáng)能福射吸收元件，其中所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件包括具有第一內(nèi)部體積的中空結(jié)構(gòu) 和用于吸收入射或反射的太陽(yáng)能福射的外表面;提供在所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)且 沿所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的所述第一長(zhǎng)度的至少一部分延伸的線性體積位移元件， 其中，所述第一內(nèi)部體積包括被所述線性體積位移元件占據(jù)的第二體積和未被所述線性體 積位移元件占據(jù)的第=體積，并且其中所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的大于15%的 百分比；使第一熱傳遞流體在所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的所述第=體積內(nèi)流動(dòng)，其中 所述第一熱傳遞流體在所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)W第一流速流動(dòng)，并且不在所述第 二體積內(nèi)流動(dòng)；W及使所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件暴露于聚集的太陽(yáng)能福射，其中所述 第一流速足W使所述線性太陽(yáng)能福射的最大周向溫差維持在特定范圍內(nèi)W實(shí)現(xiàn)所述線性 太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的目標(biāo)量的彎曲、應(yīng)力和/或應(yīng)變。
[0037] 該方面的其他示例性方法實(shí)施方案包括減少聚集太陽(yáng)能收集器的線性太陽(yáng)能福 射吸收元件的彎曲或下垂的方法。例如，一個(gè)具體的方法實(shí)施方案包括W下步驟:提供聚集 太陽(yáng)能收集器，所述聚集太陽(yáng)能收集器包括沿第一長(zhǎng)度延伸的線性太陽(yáng)能福射吸收元件和 第一熱傳遞流體，所述第一熱傳遞流體被安置在所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)，并且W 第一流速流動(dòng)，其中所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件包括具有被所述第一熱傳遞流體占據(jù)的 第一內(nèi)部體積的中空結(jié)構(gòu)和用于吸收聚集的或反射的太陽(yáng)能福射的外表面;提供在所述線 性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)并且沿所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的所述第一長(zhǎng)度的至少一 部分延伸的線性體積位移元件，使得所述第一內(nèi)部體積包括被所述線性體積位移元件占據(jù) 的第二體積和未被所述線性體積位移元件占據(jù)的第=體積，其中所述第二體積占據(jù)所述第 一內(nèi)部體積的大于15%的百分比；W及重建所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的所述第一熱 傳遞流體的所述第一流速，其中所述第一熱傳遞流體不在所述第二體積內(nèi)流動(dòng)，并且其中 當(dāng)所述線性接收器吸收聚集的太陽(yáng)能電磁福射時(shí)，所述第一流速足W使所述線性太陽(yáng)能福 射吸收元件的最大周向溫差維持在特定范圍內(nèi)，從而減少所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的 彎曲。
[0038] 在上述方法的實(shí)施方案中，第一流速在線性太陽(yáng)能福射吸收元件與第一熱傳遞流 體之間建立對(duì)流傳熱率，該對(duì)流傳熱率足W使最大周向溫差維持在特定范圍內(nèi)W實(shí)現(xiàn)線性 太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的目標(biāo)量的彎曲、應(yīng)力和/或應(yīng)變。在某些實(shí)施方案中，與當(dāng)線性太 陽(yáng)能福射吸收元件的最大周向溫差大于目標(biāo)周向溫差（例如大于IO(TC)時(shí)發(fā)生的彎曲相 比，目標(biāo)周向溫度分布提供了沿線性接收器的減少的彎曲。
[0039] 在多個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了收集聚集的太陽(yáng)能福射的方法，諸如其中線性 太陽(yáng)能福射吸收元件的下垂減小和/或最小化的方法。該方面的一個(gè)示例性方法實(shí)施方案 包括W下步驟:提供本文所述的任一線性接收器，其中所述線性體積位移元件具有小于第 一熱傳遞流體的密度的總體密度；W及使線性太陽(yáng)能福射吸收元件暴露于聚集的太陽(yáng)能福 射。
[0040] 該方面的另一示例性方法實(shí)施方案包括W下步驟:提供聚集太陽(yáng)能收集器，所述 聚集太陽(yáng)能收集器包括沿第一長(zhǎng)度延伸的線性太陽(yáng)能福射吸收元件和第一熱傳遞流體，所 述第一熱傳遞流體被安置在所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)并且W第一流速流動(dòng)，其中所 述線性太陽(yáng)能福射吸收元件包括具有被所述第一熱傳遞流體占據(jù)的第一內(nèi)部體積的中空 結(jié)構(gòu)和用于吸收入射的或反射的太陽(yáng)能福射的外表面，并且其中所述線性太陽(yáng)能福射吸收 元件和所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的所述第一熱傳遞流體一起具有第一質(zhì)量;提供在 所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)并且沿所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的所述第一長(zhǎng)度的 至少一部分延伸的線性體積位移元件，使得所述第一內(nèi)部體積包括被所述線性體積位移元 件占據(jù)的第二體積和未被所述線性體積位移元件占據(jù)的第=體積，其中所述第二體積占據(jù) 所述第一內(nèi)部體積的大于15%的百分比；W及重建所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的所述 第一熱傳遞流體的所述第一流速，其中所述第一熱傳遞流體不在所述第二體積內(nèi)流動(dòng)；其 中所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件、所述線性體積位移元件和所述第=體積內(nèi)的所述第一熱 傳遞流體一起具有為第一質(zhì)量的一個(gè)百分比的第二質(zhì)量，從而減少所述線性太陽(yáng)能福射吸 收元件的下垂。
[0041] 對(duì)于W上所述的方法的某些實(shí)施方案，聚集太陽(yáng)能收集器包括沿線性太陽(yáng)能福射 吸收元件的長(zhǎng)度分布的用于支撐線性太陽(yáng)能福射吸收元件的多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，并且方法還包 括移除所述多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)的步驟。
[0042] 在多個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了從聚集太陽(yáng)能收集器的凍結(jié)事件恢復(fù)的方法， 諸如其中第一熱傳遞流體烙化的方法。運(yùn)方面的一個(gè)示例性方法實(shí)施方案包括W下步驟： 提供本文所述的任一線性接收器;使第一熱傳遞流體冷卻到所述第一熱傳遞流體的烙化溫 度W下的第一溫度，其中線性體積位移元件包括第二中空結(jié)構(gòu)和設(shè)置在第二中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的 第二熱傳遞流體；W及將所述第二熱傳遞流體加熱到所述第一熱傳遞流體的烙化溫度W上 的第二溫度，其中來(lái)自所述第二熱傳遞流體的熱量被傳遞到所述第一熱傳遞流體，從而使 所述第一熱傳遞流體的至少一部分烙化。
[0043] 該方面的另一示例性方法實(shí)施方案包括W下步驟:提供本文所述的任一線性接收 器;將第一熱傳遞流體冷卻到所述第一熱傳遞流體的烙化溫度W下的第一溫度；W及通過(guò) 使電流沿線性體積位移元件的長(zhǎng)度或沿線性太陽(yáng)能福射吸收元件的長(zhǎng)度傳遞W諸如通過(guò) 電阻加熱來(lái)產(chǎn)生熱量而加熱所述線性體積位移元件，其中，來(lái)自所述線性體積位移元件或 所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的熱量被傳遞到所述第一熱傳遞流體，從而使所述第一熱傳 遞流體的至少一部分烙化。
[0044] 可選地，在上述方法的多個(gè)實(shí)施方案中，線性體積位移元件包括能收縮的幾何形 狀。例如，在具體實(shí)施方案中，第一熱傳遞流體的烙化導(dǎo)致所述第一熱傳遞流體占據(jù)的體積 增加，其中所述第一熱傳遞流體占據(jù)的體積增加后第二體積就減小，從而防止所述第一熱 傳遞流體烙化后線性太陽(yáng)能福射吸收元件斷裂、破裂、變形或損壞。
[0045] 運(yùn)方面的其他示例性方法實(shí)施方案包括制作聚集太陽(yáng)能收集器的方法。在一個(gè)具 體實(shí)施方案中，制作聚集太陽(yáng)能收集器的方法包括W下步驟:提供本文所述的任一線性接 收器；W及將所述線性接收器安置在一個(gè)位置W從一個(gè)或多個(gè)反射表面接收聚集的太陽(yáng)能 福射。
[0046] 在另一具體實(shí)施方案中，制作聚集太陽(yáng)能收集器的方法包括W下步驟:提供沿第 一長(zhǎng)度延伸的線性太陽(yáng)能福射吸收元件，其中所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件包括具有第一 內(nèi)部體積的中空結(jié)構(gòu)和用于吸收入射或反射的太陽(yáng)能福射的外表面;提供在所述線性太陽(yáng) 能福射吸收元件內(nèi)并沿所述線性太陽(yáng)能福射吸收元件的所述第一長(zhǎng)度的至少一部分延伸 的線性體積位移元件，其中所述第一內(nèi)部體積包括被所述線性體積位移元件占據(jù)的第二體 積和未被所述線性體積位移元件占據(jù)的第=體積，其中所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體 積的大于15%的百分比;使第一熱傳遞流體在所述第=體積內(nèi)在所述線性太陽(yáng)能福射吸收 元件的內(nèi)表面與所述線性體積位移元件之間W第一流速流動(dòng)，其中所述第一熱傳遞流體不 在所述第二體積內(nèi)流動(dòng)；W及將所述線性接收器安置在一個(gè)位置W從一個(gè)或多個(gè)反射表面 接收聚集的太陽(yáng)能福射。
[0047] 對(duì)于多個(gè)實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)反射表面可選地包括一個(gè)或多個(gè)拋物面槽式反光 鏡或線性菲涅耳太陽(yáng)能收集器的一個(gè)或多個(gè)反光鏡。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè) 反射表面包括一個(gè)或多個(gè)拋物面槽式反光鏡，線性接收器被安置在一個(gè)或多個(gè)拋物面槽式 反光鏡的焦點(diǎn)處。
[0048] 不希望受任何特定理論束縛，本文中可W有對(duì)與本發(fā)明相關(guān)的基本原理的信念或 理解的討論。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，不管任何機(jī)械解釋或假設(shè)的最終正確性，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案仍 然可W是可操作且有用的。
【附圖說(shuō)明】
[0049] 圖1描繪了用于聚集太陽(yáng)能收集器的一個(gè)示例性線性接收器實(shí)施方案的橫截面。
[0050] 圖2A描繪了用于聚集太陽(yáng)能收集器的線性接收器的橫截面；圖2B描繪了用于聚集 太陽(yáng)能收集器的楠圓形線性接收器的橫截面；圖2C描繪了具有內(nèi)部管的楠圓形線性接收器 的橫截面。
[0051] 圖3描繪了用于聚集太陽(yáng)能收集器的線性接收器的橫截面。
[0052] 圖4描繪了具有內(nèi)部管的線性接收器的橫截面。
[0053] 圖5描繪了具有由5角彈黃支撐的內(nèi)部管的線性接收器的橫截面。
[0054] 圖6描繪了內(nèi)部管由附接到內(nèi)部管的3個(gè)腿的=角架(=個(gè)剛性腿分布在內(nèi)部管周 圍)支撐的線性接收器的橫截面。
[0055] 圖7描繪了示例性接收器實(shí)施方案的示意圖，其中內(nèi)部管與吸收管同屯、。
[0056] 圖8描繪了一個(gè)示例性接收器實(shí)施方案的部件的示意圖，該實(shí)施方案包括多個(gè)相 鄰的內(nèi)部管，其中所述相鄰的內(nèi)部管的端部滑出超過(guò)吸收管的邊緣W將相鄰的內(nèi)部管焊接 在一起。
[0057] 圖9描繪了一個(gè)示例性接收器實(shí)施方案的部件的示意圖，該實(shí)施方案包括多個(gè)相 鄰的內(nèi)部管，其中所述相鄰的內(nèi)部管的端部被用帽蓋住。
[0058] 圖10描繪了一個(gè)示例性接收器實(shí)施方案的部件的示意圖，該實(shí)施方案包括多個(gè)相 鄰的內(nèi)部管，其中所述相鄰的內(nèi)部管的端部被用帽蓋住并且橋在相鄰的內(nèi)部管之間提供導(dǎo) 電性W例如傳送用于阻抗加熱的電流。
[0059] 圖11描繪了在安裝有彎頭的太陽(yáng)能收集器的端部的吸收管的示意圖，該彎頭具有 桐使得內(nèi)部管的直線段可W通過(guò)。
[0060] 圖12描繪了一個(gè)示例性接收器實(shí)施方案的部件的示意圖，該實(shí)施方案包括誘導(dǎo)熱 傳遞流體的素流的特征(素流器），諸如與內(nèi)部管的軸線垂直且與熱傳遞流體的流動(dòng)垂直的 圓柱形銷。
[0061] 圖13和14示出了用于在用于太陽(yáng)能收集器的吸收器中的應(yīng)力和應(yīng)變的有限元分 析(FEA)的參考坐標(biāo)系，圖13描繪了槽的3維坐標(biāo)系，圖14描繪了接收器的角位置坐標(biāo)系。
[0062] 圖15提供了例示拋物面槽的接收器上的單位通量分布的結(jié)果。
[0063] 圖16例示了在有限元分析模型中使用的差分控制體積。
[0064] 圖17A提供了示出對(duì)于DNI = 1000W/V、接收器外徑=90mm、聚光比=80A W及流 體溫度= 500°C為烙鹽流速的函數(shù)的接收器壁溫度的結(jié)果；圖17B提供了示出對(duì)于DNI = 1000W/m2、接收器外徑= 90mm、聚光比= SOAW及流速= 8kg/s為烙鹽溫度的函數(shù)的（與壁 最低溫度的)接收器壁溫差的結(jié)果。
[0065] 圖18提供了示出對(duì)于四個(gè)聚光比為流速的函數(shù)的接收器壁周向溫差的結(jié)果。
[0066] 圖19A提供了示出太陽(yáng)能收集器的接收管內(nèi)的峰值應(yīng)力區(qū)的接收管FEA模型的結(jié) 果，圖19B提供了示出具有90mm的外徑、4.7m的長(zhǎng)度和2.5mm的壁厚的接收器中的為該接收 器的熱側(cè)與冷側(cè)之間的溫差的函數(shù)的最大應(yīng)力的結(jié)果。
[0067] 圖20提供了示出對(duì)于四個(gè)接收器壁厚為周向溫差的函數(shù)的接收器的壁中的最大 應(yīng)變的數(shù)據(jù)。
[0068] 圖21提供了示出最大可允許接收器壁周向溫差的數(shù)據(jù)。
[0069] 圖22A提供了示出對(duì)于普遍的收集器環(huán)路在給定入口溫度和聚光比的情況下為了 保持500°C的出口溫度所需的最小流速的數(shù)據(jù)；圖22B提供了示出對(duì)于普遍的收集器環(huán)路為 入口溫度、聚光比和500°C的出口溫度的函數(shù)的在30年的預(yù)計(jì)服務(wù)后接收器中的最大應(yīng)變 的數(shù)據(jù)。
[0070] 圖23A提供了示出對(duì)于普遍的太陽(yáng)能收集器陣列（SCA)在給定入口溫度和聚光比 的情況下為保持500°C的出口溫度所需的流速的數(shù)據(jù)；圖23B提供了示出對(duì)于普遍的SCA為 入口溫度、聚光比和500°C的出口溫度的函數(shù)的在30年的預(yù)計(jì)服務(wù)后接收器中的最大應(yīng)變 的數(shù)據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0071] -般地，本文所使用的術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)具有它們?cè)诒绢I(lǐng)域公認(rèn)的意義，所述意義可W 通過(guò)參考標(biāo)準(zhǔn)教科書、期刊文獻(xiàn)和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的上下文來(lái)查找。提供W下定義來(lái) 闡明它們?cè)诒景l(fā)明的上下文中的具體用途。
[0072] "太陽(yáng)能福射吸收元件"是指用于將入射或反射的太陽(yáng)能福射轉(zhuǎn)化成熱量的太陽(yáng) 能收集器的部件。在實(shí)施方案中，太陽(yáng)能福射吸收元件具有適于吸收太陽(yáng)能福射的表面。
[0073] "體積位移元件"是指占據(jù)太陽(yáng)能收集器內(nèi)的體積W排出太陽(yáng)能收集器的主熱傳 遞流體的太陽(yáng)能收集器的部件。在實(shí)施方案中，體積位移元件包含用于將熱量傳遞到主熱 傳遞流體或從主熱傳遞流體傳遞熱量的次熱傳遞流體。在實(shí)施方案中，體積位移元件包括 用于通過(guò)電阻加熱和/或阻抗加熱來(lái)加熱圍繞體積位移元件的熱傳遞流體的傳導(dǎo)體。在實(shí) 施方案中，體積位移元件具有能收縮的幾何形狀，使得在圍繞體積位移元件的熱傳遞流體 烙化時(shí)體積位移元件的體積可適應(yīng)熱傳遞流體的體積的增加。
[0074] "熱傳遞流體"是指用于在太陽(yáng)能收集器的元件之間傳遞熱量的太陽(yáng)能收集器的 部件。例如，在實(shí)施方案中，熱傳遞流體用于將熱量從太陽(yáng)能福射吸收元件傳輸?shù)教?yáng)能收 集器系統(tǒng)的其他地方，諸如傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)或蒸汽輪機(jī)。有用的熱傳遞流體包括但不限于烙 鹽、油、液態(tài)水或蒸汽。在實(shí)施方案中，如果烙鹽熱傳遞流體的溫度下降到該熱傳遞流體的 烙化溫度W下，則該熱傳遞流體會(huì)經(jīng)受凍結(jié)并在太陽(yáng)能收集器中形成固體。在實(shí)施方案中， 次熱傳遞流體用于通過(guò)使主熱傳遞流體的溫度上升來(lái)使太陽(yáng)能福射吸收元件中的凍結(jié)的 主熱傳遞流體烙化。
[0075] "線性"是指沿著沿單個(gè)軸線的長(zhǎng)度延伸的物體的特性。在一個(gè)實(shí)施方案中，線性 物體的軸線沿直線延伸。在一個(gè)實(shí)施方案中，線性物體的軸線沿曲線(諸如沿弧線)延伸。
[0076] "支撐元件"是指如下物體或結(jié)構(gòu):其用于支撐另一物體的質(zhì)量。在實(shí)施方案中，支 撐元件用于將一個(gè)物體在空間中或另一物體內(nèi)的位置固定。例如，在實(shí)施方案中，一個(gè)或多 個(gè)支撐腿和/或支撐彈黃被用于將一個(gè)物體定位在另一物體內(nèi)。
[0077] "太陽(yáng)能福射"是指由太陽(yáng)產(chǎn)生的光。太陽(yáng)能福射包括入射的太陽(yáng)能福射和反射的 太陽(yáng)能福射。在一些實(shí)施方案中，術(shù)語(yǔ)"太陽(yáng)能福射"和"地面太陽(yáng)能福射"可互換使用，并且 是指由太陽(yáng)產(chǎn)生并通過(guò)地球的大氣層傳輸?shù)墓?。入射的太?yáng)能福射是指由物體直接從太陽(yáng) 接收的光，諸如通過(guò)地球的大氣層傳輸?shù)奶?yáng)能福射。反射的太陽(yáng)能福射是指入射到反射 物體上并朝向另一位置或物體反射的太陽(yáng)能福射。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，入射到拋物面 槽式反光鏡上的太陽(yáng)能福射朝向反光鏡的焦點(diǎn)反射，并且反射的太陽(yáng)能福射被引向太陽(yáng)能 收集器的接收器或吸收器。
[0078] "吸收(absorb)"和"吸收(absorbing)"是指由物體接納電磁福射的光子的過(guò)程。 在某些實(shí)施方案中，物體適于通過(guò)在物體的表面上提供吸收層來(lái)吸收太陽(yáng)能福射。
[0079] "電通信"是指物體的一種布置，該布置使得電流可W從一個(gè)物體流到另一物體。 例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，可W通過(guò)使用電橋使相互不物理接觸的傳導(dǎo)體相互電通信。"電 橋"是指被設(shè)置為在兩個(gè)其他物體之間提供電通信的傳導(dǎo)物體，諸如被設(shè)置為與運(yùn)兩個(gè)其 他物體物理接觸的傳導(dǎo)物體。
[0080] "流速"是指對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的速率的度量。在實(shí)施方案中，流速是質(zhì)量流速，諸如對(duì)為 時(shí)間的函數(shù)的流過(guò)參考點(diǎn)的流體的質(zhì)量的度量。在實(shí)施方案中，流速是體積流速，諸如對(duì)為 時(shí)間的函數(shù)的流過(guò)參考點(diǎn)的流體的體積的度量。在實(shí)施方案中，流速是線性流速，諸如對(duì)為 時(shí)間的函數(shù)的由流過(guò)參考點(diǎn)的流體行進(jìn)的距離的度量。
[0081] "熱傳遞"是指熱能從較熱的材料移動(dòng)到較冷的材料的過(guò)程。在實(shí)施方案中，熱傳 遞被量化為傳熱率或熱通量。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，傳熱率是指為時(shí)間的函數(shù)的在兩個(gè) 物體之間傳遞的能量的量。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，熱通量是指為時(shí)間的函數(shù)的通過(guò)限定 的面積在兩個(gè)物體之間傳遞的能量的量。
[0082] "周向溫差"是指在圍繞物體的圓周或周邊的不同點(diǎn)處測(cè)得的物體的兩個(gè)溫度之 間的差。在一個(gè)實(shí)施方案中，周向溫差是指在圍繞圓柱形物體的圓周的兩點(diǎn)之間的溫差。在 一個(gè)實(shí)施方案中，周向溫差是指在圍繞具有非圓形橫截面(諸如矩形橫截面或楠圓形橫截 面)的物體的周邊的兩點(diǎn)之間的溫差。在實(shí)施方案中，短語(yǔ)"周向溫度分布"是指圍繞物體的 圓周或周邊的物體的溫度的變化。
[0083] "素流器"是指置于流動(dòng)流體中W增強(qiáng)、引入或W其他方式增加流體的素流的物 體。
[0084] "同屯、"是指兩個(gè)或更多個(gè)物體的一種布置，該布置使得運(yùn)些物體具有共同的中 屯、。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)兩個(gè)圓柱形管中的一個(gè)設(shè)置在另一個(gè)內(nèi)時(shí)，運(yùn)兩個(gè)圓柱形管同屯、 地設(shè)置，使得所述管的中屯、對(duì)齊。然而，如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)同屯、還指如下兩個(gè)或更多個(gè) 物體的布置:所述兩個(gè)或更多個(gè)物體中的一個(gè)或多個(gè)具有非圓形橫截面。例如，在一個(gè)實(shí)施 方案中，諸如通過(guò)使橫截面區(qū)域的中屯、對(duì)齊，圓柱形管可W同屯、地設(shè)置在具有楠圓形橫截 面的管內(nèi)。
[0085] "聚光比"是指太陽(yáng)能收集器的收集孔徑的尺寸與其上的太陽(yáng)能福射引自太陽(yáng)能 收集器的接收器的尺寸的比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，術(shù)語(yǔ)聚光比是指太陽(yáng)能收集器的孔徑 的寬度與接收器的直徑的比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，術(shù)語(yǔ)聚光比是指太陽(yáng)能收集器的孔徑 的面積與接收器的接收面積的比率。
[0086] 術(shù)語(yǔ)"總體"在本文中用來(lái)指多個(gè)物體的屬性的集體測(cè)量。例如，在一個(gè)實(shí)施方案 中，一個(gè)物體或設(shè)備的總體質(zhì)量是指該物體或設(shè)備的包括其任何子部件的總質(zhì)量。在一個(gè) 具體實(shí)施方案中，用于聚集太陽(yáng)能收集器的線性接收器的總體質(zhì)量包括線性太陽(yáng)能福射吸 收元件的質(zhì)量、線性體積位移元件的質(zhì)量和線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)的熱傳遞流體的質(zhì) 量。類似地，在另一示例性實(shí)施方案中，一個(gè)物體或設(shè)備的總體密度是指包括其任何子部件 的該物體或設(shè)備的總質(zhì)量除W包括其任何子部件的該物體或設(shè)備所占據(jù)的總體積。
[0087] "流體連通"和"流動(dòng)連通"是指物體或體積的一種布置，該布置使得流體(例如液 體)可W在物體或體積之間流動(dòng)。
[0088] "下垂"和"彎曲"是指由線性物體上的力、線性物體內(nèi)的應(yīng)力和/或線性物體內(nèi)的 應(yīng)變導(dǎo)致的該物體的至少一部分的位移。
[0089] 圖1描繪了用于聚集太陽(yáng)能收集器的一個(gè)示例性線性接收器實(shí)施方案100的橫截 面。在示出的實(shí)施方案中，線性接收器100包括外部玻璃套管110?？蛇x地，外部玻璃套管110 包括外表面涂層，諸如抗反射涂層。外部玻璃套管對(duì)于太陽(yáng)能地面光譜的至少一部分是透 明的，使得入射的太陽(yáng)能地面福射的全部或部分可W穿過(guò)外部玻璃套管110。在外部玻璃套 管內(nèi)，接收管130被設(shè)置成接收穿過(guò)外部玻璃套管110的入射或反射的太陽(yáng)能地面福射。在 一個(gè)示例性實(shí)施方案中，絕緣體或真空120被設(shè)置在接收管130與外部玻璃套管110之間。絕 緣體或真空120的使用使得從接收管130的傳導(dǎo)和/或?qū)α鳠釗p失最小化。在示例性實(shí)施方 案中，接收管130包括外層或涂層W優(yōu)化太陽(yáng)能地面福射的吸收及到熱能的轉(zhuǎn)化。熱傳遞流 體140被設(shè)置在接收管130內(nèi)，并被用于將來(lái)自吸收的太陽(yáng)能福射的熱量傳輸?shù)狡渌胤焦?使用，諸如傳輸?shù)桨l(fā)電系統(tǒng)。還在接收管130內(nèi)設(shè)置的是體積位移元件150,該體積位移元件 占據(jù)接收管130的內(nèi)部體積的一部分。在圖1所示的實(shí)施方案中，體積位移元件150包括內(nèi)部 空間160，該內(nèi)部空間可選地填充有第二熱傳遞流體或其他材料;然而，不允許熱傳遞流體 140在內(nèi)部空間160內(nèi)流動(dòng)。
[0090] 體積位移元件150的使用為線性接收器提供了許多優(yōu)點(diǎn)。例如，在實(shí)施方案中，熱 傳遞流體140的流速建立在與在不存在體積位移元件150的情況下原本會(huì)使用的質(zhì)量或體 積流速類似或相同的質(zhì)量或體積流速下。然而，因?yàn)榻邮展?30的體積的一部分被體積位移 元件150占據(jù)，所W熱傳遞流體的線性流速高于在不存在體積位移元件150的情況下原本會(huì) 使用的線性流速。有利地，由于通過(guò)運(yùn)樣的增加的線性流速引起的對(duì)流熱傳遞的增加，該增 加的線性流速將導(dǎo)致從接收管130到熱傳遞流體140的改善的熱傳遞。
[0091] 進(jìn)而，從接收管130到熱傳遞流體140的改善的熱傳遞將導(dǎo)致接收管130的更均勻 的周向溫度分布。例如，在其中只有接收管130的一部分接收來(lái)自反射結(jié)構(gòu)的聚焦的太陽(yáng)能 福射的實(shí)施方案中（諸如在其中主要是接收管130的底部接收聚焦的太陽(yáng)能福射的拋物面 槽式系統(tǒng)中），可能會(huì)發(fā)生非均勻的周向溫度分布。由此產(chǎn)生的非均勻的周向溫度分布可W 施加導(dǎo)致接收管130彎曲的應(yīng)力。運(yùn)些應(yīng)力由與接收管130的較冷部分相比而言的接收管 130的較熱部分的增加的熱膨脹引起。通過(guò)具有更均勻的周向溫度分布，將發(fā)生接收管130 的較少?gòu)澢?，從而通過(guò)使線性接收器的位置維持在用于接收聚集的太陽(yáng)能福射的最佳位置 (諸如拋物面槽式接收器的焦點(diǎn)處)導(dǎo)致效率提高。
[0092] 此外，在一些實(shí)施方案中，體積位移元件150和內(nèi)部空間160中的任何內(nèi)容物的組 合質(zhì)量小于等同體積的熱傳遞流體140,從而導(dǎo)致與缺少體積位移元件150的線性接收器相 比，系統(tǒng)的質(zhì)量減少。與缺少體積位移元件150其中下垂將使接收管的部分遠(yuǎn)離用于接收聚 集的太陽(yáng)能福射的最佳位置移動(dòng)的線性接收器相比，運(yùn)樣的質(zhì)量上的減少將導(dǎo)致接收管 130的較少下垂，并通過(guò)使線性接收器的位置維持在用于接收聚集的太陽(yáng)能福射的最佳位 置(諸如拋物面槽式接收器的焦點(diǎn)處)導(dǎo)致效率提高。
[0093] 此外，在一些實(shí)施方案中，熱傳遞流體140可W通過(guò)冷卻至烙點(diǎn)W下的溫度而凍 結(jié)。體積位移元件150可選地為W下能力創(chuàng)造條件:加熱凍結(jié)的熱傳遞流體140W便使熱傳 遞流體140返回到液體狀態(tài)的能力?？蒞通過(guò)如下方式提供運(yùn)樣的加熱:使溫度在熱傳遞流 體140的烙點(diǎn)W上的第二熱傳遞流體通過(guò)內(nèi)部空間160,或者將電流傳送通過(guò)體積位移元件 150W通過(guò)電阻加熱生成熱量。
[0094] 此外，對(duì)于一些實(shí)施方案，體積位移元件150可選地設(shè)置有能收縮的幾何形狀。運(yùn) 樣的配置為從凍結(jié)事件恢復(fù)提供了優(yōu)點(diǎn)，諸如W上所述，因?yàn)轶w積位移元件150的能收縮的 幾何形狀對(duì)于適應(yīng)一旦烙化就會(huì)發(fā)生的凍結(jié)的熱傳遞流體140的體積的任何增加是有益 的，該增加原本會(huì)導(dǎo)致接收管130的破裂、變形或損壞。
[00M]通過(guò)W下非限制性實(shí)施例將進(jìn)一步理解本發(fā)明。
[0096] 實(shí)施例1:用于線性菲涅耳收集器的楠圓形接收器
[0097] 線性菲涅耳收集器可W實(shí)現(xiàn)非常大的孔徑，而不引起相稱的風(fēng)力負(fù)荷。雖然運(yùn)提 供了若干功效，但是大孔徑線性菲涅爾設(shè)計(jì)的一個(gè)后果是，接收器變得更大。如果接收器的 橫截面是圓形的，類似于拋物面槽式接收器，則接收器的橫截面面積隨接收器直徑的增加 的平方而增長(zhǎng)。運(yùn)進(jìn)而有若干后果。首先，接收器和流體組合的重量快速增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致接 收器下垂W及需要包括額外的結(jié)構(gòu)材料。第二，流體線性速度降低，從而導(dǎo)致長(zhǎng)的流體傳輸 時(shí)間，運(yùn)進(jìn)而又降低收集器場(chǎng)的響應(yīng)性。
[0098] 第二個(gè)問(wèn)題適用于W烙鹽作為工作流體運(yùn)行的線性菲涅爾收集器。鹽可能會(huì)凍 結(jié)，從而需要凍結(jié)恢復(fù)。最好的凍結(jié)恢復(fù)策略是從接收器的內(nèi)部增加熱，因?yàn)橛捎诮邮掌鲝?壁向內(nèi)凍結(jié)，運(yùn)是預(yù)期凍結(jié)鹽自由表面的地方。在運(yùn)個(gè)自由表面附近解凍是有利的，因?yàn)檫\(yùn) 允許有空間用于解凍的鹽膨脹，而不會(huì)對(duì)接收器施加不適當(dāng)?shù)膽?yīng)力。
[0099] W上觀察結(jié)果表明，減小接收器周長(zhǎng)和承載流體的橫截面面積W及提供用于凍結(jié) 恢復(fù)的中央加熱手段是有益的。該實(shí)施例提供了實(shí)施方案W通過(guò)橫截面為楠圓形且包含內(nèi) 部元件的線性菲涅爾收集器來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)些有益結(jié)果。運(yùn)些內(nèi)部元件單獨(dú)地或組合地提供結(jié)構(gòu) 剛度、內(nèi)部體積位移W及微量加熱能力。在該實(shí)施例中描述的實(shí)施方案利用從線性菲涅爾 收集器陣列反射到接收器上的光的圖案來(lái)提供具有減小的橫截面但仍為光捕獲提供適當(dāng) 目標(biāo)的接收器。
[0100] 圖2B示出一個(gè)示例性楠圓形接收器，與圖2A中的接收器相比較地示出。圖2B中的 楠圓形接收器在豎直方向上保持300mm的尺寸，但在水平方向上具有減小的直徑。運(yùn)種特性 形狀與從線性菲涅爾收集器反射的光很好地匹配，運(yùn)是由于從接收器下面的反光鏡反射的 光在近豎直方向上W窄的光束擴(kuò)展到達(dá)，而來(lái)自位于收集器邊緣的更遠(yuǎn)的反光鏡的光W近 似水平的角度W較寬的光束擴(kuò)展到達(dá)。該接收器為所有的反光鏡提供了良好的光學(xué)目標(biāo)， 但減小了接收器的周長(zhǎng)和橫截面面積。
[0101] 最后，接收器外尺寸的減小受到有效地捕獲反射光所需要的最小光學(xué)目標(biāo)大小的 限制。運(yùn)限制了接收器周長(zhǎng)的減小。然而，可W通過(guò)包括如圖2C所示的內(nèi)部管來(lái)進(jìn)一步減小 橫截面面積。該管使額外的工作流體移動(dòng)，從而減少了流體成本、接收器內(nèi)的重量和流體傳 輸時(shí)間。內(nèi)部管還提供了極好的熱微量元件，因?yàn)樗蒞提供管內(nèi)的熱源W從凍結(jié)事件恢 復(fù)。運(yùn)是重要的，因?yàn)閮鼋Y(jié)的烙鹽在解凍時(shí)需要空間來(lái)膨脹，W及在鹽在接收器壁處開(kāi)始凍 結(jié)并向內(nèi)傳播之后可用的自由表面很可能是在管的內(nèi)部。熱量可W通過(guò)使熱的流體沿管向 下流動(dòng)或通過(guò)電手段來(lái)提供。
[0102] 圖2A-2C。注意，圖2A、2B和2C所示的尺寸僅是示例，并且不旨在是限制性的。例如， 響應(yīng)于選擇的收集器孔徑大小和聚光比，豎直尺寸可W改變，并且水平尺寸可W基于光學(xué) 性能優(yōu)化而改變。同時(shí)，內(nèi)部管的尺寸也可W例如基于總體系統(tǒng)成本優(yōu)化、流體流動(dòng)分析、 關(guān)于是否包括額外特征W提供接收器內(nèi)部結(jié)構(gòu)支撐的決定W及制造考慮因素而改變。
[0103] 楠圓形接收器、內(nèi)部管和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方面均可選地單獨(dú)或一起應(yīng)用。運(yùn)些方面實(shí) 現(xiàn)了減少保持在接收器內(nèi)的鹽的益處，運(yùn)將進(jìn)而引起(a)減少的接收器下垂、（b)降低的流 體成本W(wǎng)及(C)減少的流體環(huán)路傳輸時(shí)間。此外，楠圓形接收器的表面積也減小，從而導(dǎo)致 (d)降低的熱福射損耗W及(e)降低的接收器成本。減少橫截面流體面積還實(shí)現(xiàn)了減少所需 的集管部分面積的益處，從而導(dǎo)致(f)減少的集流管成本W(wǎng)及(g)流體成本的進(jìn)一步減少。
[0104] 實(shí)施例2:具有減少的周向溫度分布的太陽(yáng)能接收器
[0105] 傳統(tǒng)構(gòu)造。接收管的傳統(tǒng)構(gòu)造具有嵌套在玻璃套管內(nèi)的吸收管。熱傳遞流體化TF) 流過(guò)吸收管，真空被保持在玻璃套管與吸收管之間。圖3示出了運(yùn)種構(gòu)造。
[0106] 替代構(gòu)造。在該實(shí)施例中描述的替代構(gòu)造使用插入吸收管內(nèi)的第二較小管來(lái)產(chǎn)生 用于HTF通過(guò)的環(huán)形橫截面。HTF不流過(guò)內(nèi)部管。內(nèi)部管可選地允許次流體在其內(nèi)流動(dòng)，但在 一些實(shí)施方案中，在內(nèi)部管內(nèi)沒(méi)有次流體流動(dòng)。圖4示出了一個(gè)替代構(gòu)造實(shí)施方案。
[0107] 周向溫度分布。替代橫截面面積（圖4中的面積2)是比傳統(tǒng)構(gòu)造(圖3中的面積1)更 小的面積。對(duì)于在相同的運(yùn)行溫度下的相同質(zhì)量或體積流速，在該實(shí)施例中描述的替代構(gòu) 造的環(huán)中的流動(dòng)速度更快，運(yùn)是因?yàn)樵搶?shí)施例使相同量（質(zhì)量/體積）的HTF通過(guò)更小的面 積。更快的流體速度增加了從吸收管壁到HTF的對(duì)流熱傳遞。
[0108] 由于某些拋物面槽式收集器實(shí)施方案的光學(xué)器件，聚焦的光僅照射接收器的一 偵U。由于接收器不被均勻地照射，被照射的側(cè)顯著熱于未被照射的側(cè)。運(yùn)造成吸收管上的非 均勻的周向溫度分布。增加的對(duì)流熱傳遞減小了接收器的被照射的側(cè)與未被照射的側(cè)之間 的溫差。
[0109] 由于管材料不均勻地膨脹，非均勻的周向溫度分布還引起吸收管中的彎曲。該彎 曲可足夠顯著W致導(dǎo)致吸收管故障。通過(guò)減小接收器的被照射的側(cè)與未被照射的側(cè)之間的 溫差，減少了接收器中的彎曲。
[0110] 描述HTF速度與由此產(chǎn)生的周向溫度分布之間的關(guān)系W及與周向溫度分布相關(guān)聯(lián) 的彎曲和應(yīng)力的建模結(jié)果在下面在實(shí)施例4中進(jìn)行描述，并且還可W在論文"Modeling and Analysis of Stress in High Temperature Molten Salt Trough Receivers''， SolarPACES 2013 Jnergy Procedia(印刷中）中找到，在此通過(guò)引用將該論文的整體并入。
[0111] 凍結(jié)恢復(fù)。接收管的一些應(yīng)用利用了具有如果運(yùn)行溫度下降到凍結(jié)點(diǎn)W下則在吸 收管中凍結(jié)的潛能的HTF。內(nèi)部管可W通過(guò)使受熱流體流過(guò)內(nèi)部管而使凍結(jié)的HTF解凍來(lái)促 進(jìn)凍結(jié)恢復(fù)。
[0112] 內(nèi)部管的能收縮的幾何形狀。吸收管中使用的大多數(shù)HTF在凍結(jié)時(shí)會(huì)收縮。當(dāng)HTF 解凍時(shí)，流體將膨脹。如果沒(méi)有空間用于HTF膨脹進(jìn)入其中，吸收管將會(huì)由于產(chǎn)生的極端壓 力而破裂。為了允許膨脹，內(nèi)部管可被制造成具有根據(jù)需要允許環(huán)中的體積膨脹的能收縮 的幾何形狀。能收縮的幾何形狀可選地包括特征諸如回旋和/或膜片。
[0113] 減少鹽體積。由于內(nèi)部管減小了 HTF流過(guò)的橫截面面積，接收器內(nèi)的HTF的總體積 減小。當(dāng)使用烙鹽時(shí)，運(yùn)變得顯著，因?yàn)槔欲}比其他HTF密度更大。肌F的重量由吸收管支承， 并導(dǎo)致該管彎曲。彎曲導(dǎo)致吸收管的一部分移出焦點(diǎn)之外。運(yùn)降低了性能。通過(guò)最小化彎 曲，性能可W得到保持。
[0114] 懸架。在實(shí)施方案中，內(nèi)部管與吸收管同屯、。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)一點(diǎn)，需要某種形式的懸 架W將內(nèi)部管定位。一個(gè)選項(xiàng)是5角彈黃。該彈黃的每個(gè)腿包括兩個(gè)薄元件，所述兩個(gè)薄元 件在吸收管的內(nèi)壁上的一個(gè)點(diǎn)處相交。腿附接到內(nèi)部管。腿可W曉曲，使得腿與吸收壁緊密 接觸，并且所述曉曲還允許內(nèi)部管被安裝到吸收管中。在圖5中示出運(yùn)個(gè)選項(xiàng)。
[0115] 另一個(gè)選項(xiàng)是使用3個(gè)腿的=腳架來(lái)定位內(nèi)部管。=腳架附接到內(nèi)部管，并且腿是 剛性的。在圖6中示出該選項(xiàng)。為了方便將內(nèi)部管插入吸收管，腿可選地被制造成使得端部 與吸收管的內(nèi)壁之間存在間隙。
[0116] 實(shí)施例3: W嵌套的內(nèi)部管為特色的太陽(yáng)能接收器
[0117] 嵌套和結(jié)合。在運(yùn)個(gè)實(shí)施例中，提供了內(nèi)部管的嵌套，使得內(nèi)部管與吸收件同屯、。 該嵌套在圖7中示出。
[0118] 如果需要結(jié)合相鄰的內(nèi)部管，可W將內(nèi)部管的端部滑出超出吸收管的邊緣W提供 對(duì)用于焊接的接頭的訪問(wèn)。一旦完成焊接，相鄰的吸收管就可一起滑動(dòng)并緊密結(jié)合。運(yùn)在圖 8中示出。
[0119] 替代地，如果不需要結(jié)合內(nèi)部管，則將每個(gè)單獨(dú)的內(nèi)部管的端部用帽蓋住。帽防止 HTF流過(guò)內(nèi)部管。帽在圖9中示出。如果將內(nèi)部管用來(lái)傳遞電流用于阻抗加熱，則安裝橋W將 相鄰的內(nèi)部管電氣連接。橋在圖10中示出。
[0120] 太陽(yáng)能收集器組件接頭的端部。如果將沿太陽(yáng)能收集器組件(SCA)的內(nèi)部管如圖7 所示地連接，在SCA的端部，內(nèi)部管必須通過(guò)吸收管。在SCA的端部的吸收管配備有彎頭。彎 頭具有桐，使得內(nèi)部管的直線段可W通過(guò)。該配置在圖11中示出。
[0121] 流動(dòng)素流器?？蛇x地為內(nèi)部管配備引起HTF的素流的特征。一種可能性為使用垂直 于內(nèi)部管的軸線并垂直于HTF的流動(dòng)的圓柱形銷。素流將改善從吸收壁到HTF的熱傳遞。結(jié) 果是，將減少周向溫度分布。素流器在圖12中示出。
[0122] 實(shí)施例4:高溫烙鹽槽式接收器中的應(yīng)力建模與分析
[0123] 該實(shí)施例研究了在425°C W上的溫度下運(yùn)行的拋物面槽式接收器中出現(xiàn)的應(yīng)力和 變形。在運(yùn)樣的溫度下運(yùn)行允許直接的烙鹽存儲(chǔ)W及從熱能到電能的更高效率轉(zhuǎn)化。然而， 在運(yùn)樣的溫度下，接收器構(gòu)造中使用的典型的不誘鋼容易遭受碳化銘沉淀。在已經(jīng)出現(xiàn)沉 淀之后，鋼易雙到晶間腐
[0124] 蝕，并且鋼的疲勞強(qiáng)度降低。腐蝕增加了接收器壁中的應(yīng)力，并且降低的疲勞強(qiáng)度 使發(fā)生故障處的極限應(yīng)力下降。該實(shí)施例描述了運(yùn)些應(yīng)力的分析結(jié)果W及在運(yùn)樣的運(yùn)行溫 度下接收器材料的評(píng)估結(jié)果。該實(shí)施例顯示，拋物面槽式接收器可W被設(shè)計(jì)W減輕碳化銘 沉淀的負(fù)面影響，并在425°C W上運(yùn)行而沒(méi)有過(guò)早失效的風(fēng)險(xiǎn)。
[0125] 介紹和背景。烙鹽操作允許聚集太陽(yáng)能發(fā)電（CSP)拋物面槽在更高的運(yùn)行溫度下 運(yùn)行，并促進(jìn)直接的烙鹽存儲(chǔ)。在運(yùn)個(gè)分析中對(duì)在較高溫度下接收器的使用壽命進(jìn)行了研 究。對(duì)于此處描述的運(yùn)行條件，該分析表明接收器具有足夠的使用壽命。
[0126] 拋物面槽的熱接收器中所使用的主要鋼合金是AISI 300系列不誘鋼。運(yùn)一系列不 誘鋼在升高的溫度下表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性和強(qiáng)度。為鋼提供其耐腐蝕性的合金元素是 銘。只要銘的濃度不降到12% W下，鋼將保持耐腐蝕性。在425°C與870°C之間，銘W碳化銘 的形式沉淀到不誘鋼的晶界中。碳化銘沉淀耗盡銘晶界附近的材料。運(yùn)使得不誘鋼易受晶 間腐蝕的影響。隨著時(shí)間的推移，晶間腐蝕將減小接收器壁的厚度，從而增加來(lái)自運(yùn)行載荷 的局部應(yīng)力。在425°C與870°C之間運(yùn)行還降低不誘鋼的疲勞強(qiáng)度。
[0127] 由烙鹽壓力和接收器的不均勻加熱引起運(yùn)行應(yīng)力。壓力引起的應(yīng)力是很好理解 的，但不均勻加熱引起的應(yīng)力較難量化。接收器在面向槽的部分上比背向槽的部分經(jīng)受更 高的通量濃度。具有較高通量的接收器的部分處于較高溫度下，并且比背離槽的部分膨脹 得更多。不均勻膨脹導(dǎo)致彎曲W及接收器支撐件附近高的點(diǎn)應(yīng)力，在所述高的點(diǎn)應(yīng)力處抵 抗彎曲。
[0128] 為評(píng)估不均勻加熱產(chǎn)生的壓力，進(jìn)行了=部分的分析。首先，確定接收器上的通量 分布。根據(jù)通量分布，從已知的熱傳遞行為得到產(chǎn)生的溫度分布。然后將產(chǎn)生的溫度分布納 入接收器的有限元分析(FEA) W確定接收器上的應(yīng)力。在圖13和圖14中示出了用于分析的 參考坐標(biāo)系，圖13描述了槽的3維坐標(biāo)系，圖14描繪了接收器的角位置坐標(biāo)系。
[0129] 建模中所用的烙鹽是具有60%化N03和40 %KW)3的太陽(yáng)能二元鹽。可W在Solar F*ower Tower Design Basis Document,Zavoico,A.B.,SAND2001-2100,Alb叫uerque,NI: Sandia National Laboratories,2001 中找到運(yùn)種鹽的屬性。
[0130] 命名:r，接收器上的半徑；d)，接收器上的角位置;k，熱傳導(dǎo)率;(i，控制體積吸收的 熱量;如，沿r的通量;如，沿d)的通量。
[0131] 接收器上的通量?？蒞從使用射線追蹤程序或分析方法來(lái)確定接收器上的通量。 一些可用的射線追蹤程序包括So 口 race和ASAP。對(duì)于運(yùn)個(gè)實(shí)施例，構(gòu)建了分析模型并將該 分析模型與So 口 race結(jié)果相比較。該模型假定，可W用標(biāo)準(zhǔn)偏差為5mrad的高斯分布來(lái)表征 光學(xué)誤差。太陽(yáng)的形狀也被包括在內(nèi)并且基于公布的輪廓。將收集器的邊界角(rim angle) 固定在82.5°并且聚光比在60到120的范圍內(nèi)變化。在圖15中示出了產(chǎn)生的通量分布，圖15 提供了不同聚光比下接收器上的單位通量分布。
[0132] 所示的通量是歸一化的，使得接收器上的總通量（即曲線下方的區(qū)域)等于Inf2W 允許對(duì)任何槽的孔徑寬度和直射福射強(qiáng)度(DNI)的分布進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0133] 接收器溫度分布。一旦確定了通量，則可W建立接收器壁的周向溫度分布。一些W 前的建模工作僅考慮了沿接收器長(zhǎng)度的溫度分布而沒(méi)有考慮周向溫度分布。為確定周向分 布，開(kāi)發(fā)下有胞差A(yù)檀巧。核檀巧其干拌而聲標(biāo)中的撤尊擊，
[0134]
[0135] 通過(guò)假設(shè)Z方向（沿接收器的軸線）上的熱傳遞是不顯著的來(lái)簡(jiǎn)化該模型。基于運(yùn) 個(gè)假設(shè)，將Z方向上的熱傳遞設(shè)置為零并且將等式簡(jiǎn)化為W下等式：
[0136]
[0137]
[013 引
[0139] 并且其中在圖16中示出了差分控制體積。
[0140] 在烙鹽和接收器的內(nèi)壁之間發(fā)生對(duì)流。在內(nèi)接收器壁和外接收器壁之間，熱傳遞 是W傳導(dǎo)的形式進(jìn)行。將外接收器壁和玻璃套管之間的熱傳遞建模為福射。在接收器和玻 璃套管之間存在高度真空；因此，忽略傳導(dǎo)和對(duì)流。最后，傳導(dǎo)和對(duì)流都發(fā)生在玻璃套管和 周圍空氣之間。
[0141] 該模型進(jìn)行迭代計(jì)算，直到所有差分控制體積中的溫度變化變成零。周向溫度分 布是流速、烙鹽溫度W及直射福射強(qiáng)度(DNI)的函數(shù)。圖17A和圖17B示出了在所示的各種流 速和烙鹽溫度下，在峰值日射水平下在具有80A的聚光比的槽中沿接收器外表面的溫度分 布。具體地，圖17A示出對(duì)于DNI = lOOOW/m2、接收器外徑=90mm、聚光比=80A W及流體溫 度= 500°C為烙鹽流速的函數(shù)的接收器壁溫度;并且圖17B示出對(duì)于DNI = 1000W/m2、接收器 外徑= 90mm、聚光比= SOAW及流速= 8kg/s為烙鹽溫度的函數(shù)的（與壁最低溫度的）接收 器壁溫差。盡管較低的流體溫度產(chǎn)生圓周周圍的稍微較大的溫差時(shí)，但平均壁溫度隨著較 高溫度的烙鹽而較高。在較高的溫度下不誘鋼的強(qiáng)度降低；因此，在該實(shí)施例中的模型結(jié)果 是針對(duì)較高溫度的烙鹽呈現(xiàn)的。接收器的位移或彎曲的大小與最高溫度和最低溫度之間的 差成正比。該差隨著流速減小而增大。在圖18中針對(duì)多個(gè)聚光比示出運(yùn)一點(diǎn)，圖18針對(duì)四個(gè) 聚光比提供為流速的函數(shù)的接收器壁周向溫差。
[0142] 如W下描述的，應(yīng)力和應(yīng)變的大小與接收器的圓周周圍的最高溫度和最低溫度之 間的差成正比。該差隨著流速的減小而增大。在圖18中針對(duì)多個(gè)聚光比示出了運(yùn)一點(diǎn)。
[0143] 接收器FEA模型。Soli抓orks仿真用于進(jìn)行有限元分析(FEA) W對(duì)接收器中的應(yīng)力 建模。將接收器建模為具有壁的圓管，該圓管被表示為2維殼體。在模型中包括槽式接收器 支撐件W提供機(jī)械邊界約束，并且該支撐件不允許該支撐件處的旋轉(zhuǎn)。一個(gè)支撐件不允許 平移，而第二支撐件僅允許沿接收器軸線的平移。該平移能適應(yīng)當(dāng)接收器平均溫度從環(huán)境 溫度上升到工作溫度時(shí)發(fā)生的凈熱膨脹。接收器和槽式接收器支撐件在圖19A中示出。圖 19A還示出了接收器中峰值應(yīng)力的位置。
[0144] 圖19B示出最大應(yīng)力與接收器的熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫差具有線性關(guān)系。應(yīng)變也是 所關(guān)屯、的。圖20針對(duì)四個(gè)接收器壁厚示出為接收器壁溫差的函數(shù)的接收器承受的最大應(yīng) 變。
[0145] 接收器使用壽命。用于制造接收器的吸收元件的主要材料是AISI 300系列不誘 鋼。由于該系列鋼的耐腐蝕性和相對(duì)低的成本而選擇該系列鋼。在425°C與870°C之間的溫 度下，該300系列材料將經(jīng)歷碳化銘沉淀。如在AISI 316L(UNS S31603)不誘鋼中一樣，可通 過(guò)減少鋼中的碳濃度來(lái)使沉淀最小化。作為替代，可W增加另外的合金元素，該另外的合金 元素將形成其他碳化物(而非碳化銘）。在AISI 316TKUNS S31635)不誘鋼和AISI 32UUNS S32100)不誘鋼中，鐵用于該目的。
[0146] 已經(jīng)進(jìn)行了研究W評(píng)估各種300系列不誘鋼的腐蝕率。AISI 321不誘鋼在二元太 陽(yáng)能鹽中的腐蝕率為12.3mg/cm2-yr。將該腐蝕率外推30年，接收器壁將變薄0.5mm。第二個(gè) 研究發(fā)現(xiàn)，AISI 316不誘鋼在二元鹽中的腐蝕率為10.2mg/cm2-yr。再次，將該腐蝕率外推 30年，接收器壁厚將減小0.4mm。厚度的減小將增大接收器壁中的應(yīng)力。
[0147] 碳化銘沉淀還降低300系列不誘鋼的疲勞強(qiáng)度。ASM手冊(cè)將AISI 316不誘鋼的容許 應(yīng)變定義為在不超過(guò)510°C的溫度下對(duì)于1，000,000個(gè)循環(huán)為7 X 1(T4。將該容許應(yīng)變與圖20 中所示的結(jié)果相結(jié)合，給出了對(duì)于給定的壁厚在正常運(yùn)行條件期間的最大接收器壁溫差。 圖21中不出了該結(jié)果。
[0148] 普遍的收集器環(huán)路用于評(píng)估正常運(yùn)行條件是否將導(dǎo)致接收器失效。使用了 W下參 數(shù):接收器尺寸=90mm外徑X 3mm壁厚X 4.7m長(zhǎng)度;流體出口溫度=500°C ;使用壽命=30 年;接收器材料=AISI 316不誘鋼;收集器熱效率= 70%;DNI = 1000W/m2;二元太陽(yáng)能鹽； 每個(gè)環(huán)路的太陽(yáng)能收集器陣列(SCA)數(shù)=6個(gè)SCA;每個(gè)SCA的接收器數(shù)=24個(gè)接收器。
[0149] W上參數(shù)還用于確定維持給定的入口溫度和出口溫度所需的流速。在圖22A中示 出運(yùn)些結(jié)果。然后將流速用于使用圖18中所示的關(guān)系來(lái)確定周向溫差。然后基于溫差根據(jù) 圖20計(jì)算應(yīng)變。在圖22B中示出結(jié)果。計(jì)算的應(yīng)變?cè)? Xicr4的最大值W下，該最大值在 Elevated-Temperature Properties of Stainless Steels中給出。
[0150] 然后，將每個(gè)環(huán)路的太陽(yáng)能收集器陣列數(shù)減小到一個(gè)W說(shuō)明當(dāng)烙鹽通過(guò)每個(gè)接收 器時(shí)非常大的溫度增加的影響。在圖23中示出運(yùn)些結(jié)果。對(duì)于高聚光比和每個(gè)接收器的溫 度上升，最大應(yīng)變不超過(guò)7 X 1(T4的最大值。
[0151] 對(duì)于具有80A的聚光比的拋物面槽、小于1(TC的每個(gè)接收器的溫度上升W及不超 過(guò)510°C的烙鹽溫度，具有3mm壁厚的90mm直徑的接收器將提供超過(guò)30年的使用壽命。
[0152] 還需要額外的分析W驗(yàn)證接收器針對(duì)特殊運(yùn)行條件的適當(dāng)性。例如，在填充期間， 烙鹽造成周向溫差。可W通過(guò)接收器預(yù)熱來(lái)充分地減小該影響，特別是如果鹽溫度與壁溫 度之間的差小于5(TC的話。接收器中鹽的凍結(jié)和解凍也可W施加能使接收器破裂的非常高 的應(yīng)力。在該分析中不評(píng)估運(yùn)些壓力。
[0153] 該分析表明，如此處描述的運(yùn)行在高溫下的AISI 300系列烙鹽接收器具有足夠的 使用壽命。
[0154] 實(shí)施例5:傳熱系數(shù)關(guān)系
[0155] 運(yùn)個(gè)實(shí)施例描述了在線性聚集太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中支配熱傳遞流體化TF)的流動(dòng)的 各種屬性、特征、幾何形狀和尺寸之間的關(guān)系。
[0156] 質(zhì)量流速M(fèi)和體積流速具有W下關(guān)系：
[0157]
[0158] 體積流速和流體速度具有W下關(guān)系：
[0159] (
[0160] 其中，
[0161] V = HTF 速度
[0162] A =流動(dòng)橫截面
[0163] 將運(yùn)個(gè)關(guān)系代入質(zhì)量流關(guān)系得出：
[0164] (；
[0165] 該關(guān)系顯示，對(duì)于相同的質(zhì)量流速，在包括體積位移的線性接收器中的環(huán)形流將 具有較快的流體速度，因?yàn)樵摻邮掌鞅葲](méi)有體積位移的線性接收器具有更小的面積。累送 損失與流體速度成正比。運(yùn)意味著，對(duì)于相同的流速，環(huán)形流將具有按比例更高的累送損 失。
[0166] 對(duì)于合理的流速，流動(dòng)將總是素流的。因此，可W在Nusselt數(shù)(Nu)與Reynolds數(shù) 之間使用W下關(guān)系：
[0167] (4) NuKRe°'8
[0168] Reynolds數(shù)由下式給出：
[0169] (5
[0170] 其中，
[0171] P = HTF 密度
[0172] D =流動(dòng)的特征尺寸
[0173] y = HTF動(dòng)態(tài)粘度
[0174] Nusselt數(shù)由下式給出：
[0175] (6)
[0176] 其中，
[0177] h = HTF對(duì)流傳熱系數(shù)
[017引 k = HTF導(dǎo)熱系數(shù)
[0179] 運(yùn)產(chǎn)生W下關(guān)系：
[0180] Ct
[0181] 可W將該關(guān)系重新整理為W下關(guān)系：
[0182] (5
[0183] 給定質(zhì)量流速，速度具有W下關(guān)系：
[0184] (9；
[0185] 其 V，
[0186] 化二接收管的直徑
[0187] 化二內(nèi)部管的直徑
[0188] 由W下關(guān)系給出流動(dòng)的特征尺寸：
[0189] (10) D 二化-化
[0190] 將這些關(guān)系代入我們的函數(shù)得到：
[0191] (
[0192] > ^是恒定的，并且因此：
[0193] (
[0194] 參考文獻(xiàn)
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[0212] 在本文中公開(kāi)一組替代物時(shí)，應(yīng)理解的是，單獨(dú)公開(kāi)了所述組和所有子組的所有 單個(gè)成員W及可W使用該替代物形成的類。當(dāng)本文中使用馬庫(kù)什(Markush)組或其他分組 時(shí)，旨在該組的所有單個(gè)成員W及該組可能的所有組合和子組合被分別地包括在本公開(kāi)內(nèi) 容中。如本文中所使用的，"和/或"意味著，一個(gè)清單中的由"和/或"分開(kāi)的項(xiàng)中的一個(gè)、所 有或其任意組合被包括在該清單中；例如，"1、2和/或3"相當(dāng)于1'或'2'或'3'或' 1和2'或 '1和3'或'2和3'或'1、2和3'"。
[0213] 除非另作說(shuō)明，可W使用所描述或所例示的部件的每種配方或組合來(lái)實(shí)施本發(fā) 明。材料的具體名稱旨在是示例性的，因?yàn)橐阎绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員可W不同地命名相同 的材料。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不依靠不適度的實(shí)驗(yàn)的情況下，可W在本發(fā)明 的實(shí)踐中采用與具體例示的方法、裝置元件、原料W及綜合方法不同的方法、裝置元件、原 料W及綜合方法。任何運(yùn)樣的方法、裝置元件、原料W及綜合方法的所有已知技術(shù)的功能等 同物旨在被包括于本發(fā)明中。每當(dāng)在本說(shuō)明書中給定一個(gè)范圍例如溫度范圍、時(shí)間范圍或 組成范圍時(shí)，旨在給定的范圍中所包括的所有中間范圍和子范圍W及所有單個(gè)的值被包括 在本公開(kāi)內(nèi)容中。
[0214] 如本文中所使用的，"包括（compr i S ing )"與"包括（including)"、"包含 (containing)"或"特征在于(characterized by)"是同義詞，并且是包容的或開(kāi)放式的，并 且不排除另外的、未列舉的要素或方法步驟。如本文中所使用的，"由…組成（consisting OfT不包括權(quán)利要求要素中未指定的任何要素、步驟或組成部分。如本文中所使用的，"主 要由…組成（consisting essentially ofr不排除實(shí)質(zhì)上不影響權(quán)利要求的基本特征和 創(chuàng)新特征的材料或步驟。在本文中對(duì)術(shù)語(yǔ)"包括(comprising)"的任何敘述(特別是在組成 成分的描述中或在裝置元件的描述中）應(yīng)被理解為囊括主要由所列舉的成分或元件組成的 那些組成和方法W及由所列舉的成分或元件組成的那些組成和方法?？蒞在缺少本文中未 具體公開(kāi)的任何一個(gè)或多個(gè)元件、一個(gè)或多個(gè)限制的情況下實(shí)施本文中適當(dāng)?shù)厥纠悦枋?的發(fā)明。
[0215]已采用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)用作描述性術(shù)語(yǔ)而非限制性術(shù)語(yǔ)，并且在運(yùn)樣的術(shù)語(yǔ)和表達(dá) 的使用中，不旨在將所示出的和所描述的特征的任何等同物或該特征的部分排除在外，而 是應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在要求保護(hù)的發(fā)明的范圍內(nèi)可W進(jìn)行各種修改。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管已 經(jīng)通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施方案和可選的特征具體地公開(kāi)了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可W采用本 文中公開(kāi)的概念的修改和變化，并且運(yùn)樣的修改和變化應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為在如所附權(quán)利要求限定 的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于聚集太陽(yáng)能收集器的線性接收器，所述接收器包括： 線性太陽(yáng)能輻射吸收元件，所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件沿第一長(zhǎng)度延伸，其中，所述 線性太陽(yáng)能輻射吸收元件包括具有第一內(nèi)部體積的中空結(jié)構(gòu)和用于吸收入射的或反射的 太陽(yáng)能輻射的外表面； 線性體積位移元件，所述線性體積位移元件被安置在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件內(nèi) 并且沿所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的所述第一長(zhǎng)度的至少一部分延伸，其中，所述第一 內(nèi)部體積包括被所述線性體積位移元件占據(jù)的第二體積和未被所述線性體積位移元件占 據(jù)的第三體積，并且其中所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的大于15%的百分比；以及 第一熱傳遞流體，所述第一熱傳遞流體被設(shè)置在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的所述 第三體積內(nèi)，其中，所述第一熱傳遞流體在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件內(nèi)以第一流速流 動(dòng)并且不在所述第二體積內(nèi)流動(dòng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的選 自15%至90%的范圍的百分比。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件沿所述第一長(zhǎng)度的 選自50%至100%的范圍的百分比延伸。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件包括實(shí)心結(jié)構(gòu)或中 空結(jié)構(gòu)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件包括導(dǎo)電材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件具有選自由圓形、 卵形、橢圓形、矩形和正方形組成的組中的橫截面形狀。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件被同心地安置在所 述線性太陽(yáng)能福射吸收元件內(nèi)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件包括兩個(gè)或更多個(gè) 線性體積位移元件。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件具有的總體密度小 于所述第一熱傳遞流體的密度。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件包括圓柱形管或 實(shí)心結(jié)構(gòu)。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件包括第二中空結(jié) 構(gòu)。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的線性接收器，其中，所述第二中空結(jié)構(gòu)具有的壁厚是所述第 二中空結(jié)構(gòu)的直徑的選自1 %至4 0 %的范圍的百分比。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的線性接收器，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第二中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的第 二熱傳遞流體。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性體積位移元件包括能收縮的幾 何形狀。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件包括圓柱 形管。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，其中，所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件具有選自 由圓形、卵形、橢圓形、矩形和正方形組成的組中的橫截面形狀。17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，進(jìn)一步包括安置在所述第三體積內(nèi)的一個(gè)或多 個(gè)紊流器。18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器，進(jìn)一步包括中空玻璃結(jié)構(gòu)，其中，所述線性太陽(yáng) 能輻射吸收元件被安置在所述中空玻璃結(jié)構(gòu)內(nèi)。19. 一種太陽(yáng)能收集器，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性接收器。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能收集器，其中，所述太陽(yáng)能收集器包括被安置以將入 射的太陽(yáng)能輻射反射到所述線性接收器上的線性聚集太陽(yáng)能收集器、反射拋物面槽式太陽(yáng) 能收集器或反射線性菲涅爾太陽(yáng)能收集器。21. -種收集聚集的太陽(yáng)能輻射的方法，所述方法包括以下步驟： 設(shè)置沿第一長(zhǎng)度延伸的線性太陽(yáng)能輻射吸收元件，其中，所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元 件包括具有第一內(nèi)部體積的中空結(jié)構(gòu)和用于吸收入射的或反射的太陽(yáng)能輻射的外表面； 在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件內(nèi)設(shè)置線性體積位移元件，所述線性體積位移元件沿 所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的第一長(zhǎng)度的至少一部分延伸，其中，所述第一內(nèi)部體積包 括被所述線性體積位移元件占據(jù)的第二體積和未被所述線性體積位移元件占據(jù)的第三體 積，并且其中所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的大于15%的百分比；以及 使第一熱傳遞流體在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的所述第三體積內(nèi)流動(dòng)，其中，所 述第一熱傳遞流體以第一流速在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件內(nèi)流動(dòng)并且不在所述第二 體積內(nèi)流動(dòng)；以及 將所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件暴露于聚集的太陽(yáng)能輻射，其中，所述第一流速足以 維持所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的最大周向溫差以實(shí)現(xiàn)所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件 中的目標(biāo)量的彎曲、應(yīng)力和/或應(yīng)變。22. -種制造聚集太陽(yáng)能收集器的方法，所述方法包括以下步驟： 設(shè)置沿第一長(zhǎng)度延伸的線性太陽(yáng)能輻射吸收元件，其中，所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元 件包括具有第一內(nèi)部體積的中空結(jié)構(gòu)和用于吸收入射的或反射的太陽(yáng)能輻射的外表面； 在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件內(nèi)設(shè)置線性體積位移元件，所述線性體積位移元件沿 所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的所述第一長(zhǎng)度的至少一部分延伸，其中，所述第一內(nèi)部體 積包括被所述線性體積位移元件占據(jù)的第二體積和未被所述線性體積位移元件占據(jù)的第 三體積，并且其中所述第二體積占據(jù)所述第一內(nèi)部體積的大于15 %的百分比； 使第一熱傳遞流體以第一流速在所述第三體積內(nèi)在所述線性太陽(yáng)能輻射吸收元件的 內(nèi)表面與所述線性體積位移元件之間流動(dòng)，其中，所述第一熱傳遞流體不在所述第二體積 內(nèi)流動(dòng)；以及 將所述線性接收器安置在一個(gè)位置以從一個(gè)或多個(gè)反射表面接收聚集的太陽(yáng)能輻射。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)反射表面包括一個(gè)或多個(gè)拋物 面槽式反光鏡或線性菲涅爾太陽(yáng)能收集器的一個(gè)或多個(gè)反光鏡。
【文檔編號(hào)】F24J2/04GK106030218SQ201580003890
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日
【發(fā)明人】諾蘭·意爾喬, 大衛(wèi)·懷特, 倫道夫·卡爾·布洛斯特
【申請(qǐng)人】天空燃料有限公司