一种太阳能接收器(100)，其具有带辐射接收孔口的辐射捕获元件(3)，该辐射捕获元件周围形成有工作流体流经其使得辐射捕获元件(8)的热能被工作流体吸收的通道(8)，通道(8)成形为沿其在通向其的入口与从其离开的出口之间的长度上提供均匀的截面积。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于捕获太阳辐射并将其转化为工作流体的热能的太阳能接收器，并且具体地涉及对太阳能接收器中的流动通道进行几何优化以减小工作流体中的压力损失。
技术介绍
使用可再生能源的功率生成系统的领域包括能量从太阳的辐射转化成有用功，该有用功接着可用来生成诸如电力之类的功率。可借以实现该转化的一种手段是通过诸如液体或气体之类的工作流体的太阳能加热，该流体一旦被加热接着便可用来驱动某种形式的涡轮以生成电力。根据此原理操作的系统可采用以精确方式设置在太阳能接收器周围以将来自太阳的辐射反射到太阳能接收器的特定区域上的大型抛物面反射镜阵列。以这种方式，实现了允许将远远大于否则通过扩大太阳能接收器或某种形式的聚光透镜将可实现的量的太阳辐射引导到太阳能接收器。太阳能接收器周围的关键因素是:太阳辐射能量与所生成的有用功之间的转化效率；包含确保太阳能接收器是否能够耐受其在被聚集的太阳辐射下所经历的高温的冷却问题；以及系统在操作环境如沙漠方面的机械稳固性，沙漠常常存在诸如沙尘暴和温度范围之类的问题。两种形式的太阳能接收器为直接式太阳能接收器和间接式太阳能接收器。直接式太阳能接收器允许太阳辐射直接穿过窗户传送到工作流体，该工作流体方便地为诸如空气的气体。在此情形中，太阳辐射直接作用在工作流体上并引起热能的随之上升。在间接式太阳能接收器系统中，太阳辐射被某种材料如通常为金属的固体表面中断以致不能直接到达工作流体，并且该固体表面被太阳辐射加热且其然后经由某种形式的热动力传递与工作流体换热。间接式太阳能接收器已被证实比直接式太阳能接收器更稳固，因为它们不需要太阳辐射必须穿过以便到达工作流体的透明材料。这种透明材料可采取石英窗或类似物的形式，其能够耐受高温但对于诸如灰尘和碎屑之类的环境因素还是相对脆弱，其中形成了小的裂纹，由此随着其温度上升而经窗口蔓延并由此引起整个太阳能接收器系统的故障。相比之下，间接式太阳能接收器系统是有利的，因为它避免了系统对这些相对脆弱的元件的任何需求，尽管其代价是从太阳辐射到工作流体的能量传递率减小。一旦工作流体已被适当地加热，其接着便可通过某种形式的热交换器或燃烧系统，以进一步升高工作流体的温度以供诸如与发电机连结的燃气涡轮之类的发电系统使用。系统的效率取决于被有效地捕获并传递到工作流体的进入太阳能接收器的太阳辐射的量，继而取决于能量转化为用于驱动发电机的有用功的效率。限制太阳能接收器达到最大效率的一个问题在于来自太阳能接收器表面 的再辐射回到大气中，这样被再辐射的这种能量对于功率生成目的而言被损失。因此有利的是提供一种尽可能限制再辐射程度的系统。使太阳能接收器的效率最大化的又一因素是限制来自工作流体的热能在到达功率生成子系统之前损失到其周围环境中。在工作流体被加压的情况下，需要在工作流体流经的通道周围提供压力密闭密封，并且该压力密闭密封由于接收器构件所经历的显著温度范围而难以形成。密封件的损坏将引起不希望的工作流体排出，这可导致总体损坏太阳能接收器并且至少将降低传热过程的效率。在完整的功率生成设备的情形中影响太阳能接收器的有效操作的另一个问题是工作流体在其通过太阳能接收器时的压力损失。此类压力损失转化为设备层面的降低的总效率。因此需要减小压力损失方面的技术进步。本公开旨在减轻这些问题以提供一种有效的太阳能接收器系统。
技术实现思路
本公开的第一方面提 供了一种太阳能接收器，该太阳能接收器具有带辐射接收孔口的辐射捕获元件，以及形成在辐射捕获元件周围的流动通道，工作流体在使用中流经该通道，使得辐射捕获元件的热能被工作流体吸收，流动通道成形为为工作流体在流动通道的入口与从其离开的出口之间的流动提供均匀的截面积。优选地，通道垂直于辐射捕获元件的外表面的厚度按需变化，以提供均匀的截面积。优选地，该太阳能接收器包括用于工作流体的输出管道，该输出管道为通过其中的工作流体流提供与流动通道相同的截面积。优选地，该通道充填有工作流体流经的多孔材料，该多孔材料与辐射捕获元件接触，并且其中，工作流体经由该多孔材料吸收前述热能的至少一部分。有利地，该多孔材料是网状多孔陶瓷泡沫，用于该陶瓷泡沫的合适的材料是碳化硅。优选地，通往流动通道的入口设置成将工作流体冲击在辐射捕获元件接近辐射接收孔口的前部的周边上，由此工作流体对辐射捕获元件的前部的周边的冲击冷却减少了被捕获的能量经孔口向外再辐射。优选地，辐射捕获元件包括柱形空腔，其与辐射接收孔口相对的一端向外拱起，通道形成在拱顶周围。为了实现拱顶周围的流动通道的必要的恒定截面积，通道相对于拱顶半径的厚度取决于相对于空腔纵向轴线的径向角度。在又一方面，该太阳能接收器包括用于辐射捕获元件的壳体，辐射捕获元件具有用于以压力密闭方式将该兀件固定在壳体的一部分上的向外延伸的凸缘。该向外延伸的凸缘可通过夹具固定在壳体部上，并且为了有利于压力密闭密封，可在以下中的一个或两个之间设置垫片:a)凸缘与壳体；以及b)凸缘与夹具。优选地，用于工作流体的流动路径设置成将工作流体冲击在向外延伸的凸缘的周边上以使其冷却。优选地，流动路径引导工作流体以在辐射捕获元件的前部上形成基本均匀的周边冷却效果，由此减轻与热梯度相关的应力。工作流体可为空气或氦气。在又一方面，本公开提供了一种功率生成系统，该功率生成系统包括如上所述的至少一个太阳能接收器，其中，来自辐射捕获元件周围的流动通道的该出口或每个出口都与随后的功率生成设备构件如燃气涡轮联接。作为备选，随后的功率生成设备构件可为用于在工作流体被传送到燃气涡轮之前对工作流体进一步加热的燃烧器。应该理解的是，为了获得来自太阳能供能的功率生成设备的高功率输出，若干单独的太阳能接收器可设置成并联地给送它们的工作流体输出至随后的功率生成设备构件。附图说明现将参考附图描述示例性实施例，在附图中 图1A是根据本公开的第一方面的太阳能接收器的所选元件的部分剖切的侧视 图1B是图1的太阳能接收器的缩尺图解透视 图2A是在图1的太阳能接收器的前部选择的元件的透视剖视 图2B是图2A中的构件的分解图，从不同角度示出了该构件； 图3是图1的太阳能接收器的所选元件的透视剖视 图4是图1的太阳能接收器的轴向截面的透视图；以及 图5是根据本专利技术的一方面的太阳能接收器的示意图。具体实施例方式本文公开了太阳能接收器的具体实施例的详细描述。应该理解的是，所公开的实施例仅为在其中可实现本公开的某些方面的方式的示例且并不代表在其中可具体化太阳能接收器的全部方式的穷举。实际上，将理解本文描述的太阳能接收器可采用不同和备选形式来具体化。附图不必按比例绘制，并且一些特征可夸大或最小化以显示特定构件的细节。公知的构件、材料或方法不必更详细地描述，以避免使本公开难以理解。本文公开的任何具体结构和功能细 节不应视作限制性的，而仅为用于权利要求的基础和用于教导本领域的技术人员以各种方式采用本公开的典型基础。参照图1和图4，本公开的一方面涉及一种间接式太阳能接收器100，其包括形成空腔C的壁的中空辐射捕获元件3，太阳辐射经辐射进入孔口 A被接收到该空腔C中。辐射捕获元件3构造成与诸如空气或氦气的加压工作流体交换已通过太阳福射在捕获元件3的壁中生成的热，工作流体通过形成在辐射捕获元件3的外表面周围并充填有如下本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：I希施尔，A斯泰恩菲尔德，M斯米亚诺，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。