用于太阳能收集器的线性接收器的制造方法

用于太阳能收集器的线性接收器的制造方法
【专利摘要】本文中描述了用于聚集太阳能收集应用的线性接收器。例如，提供了线性接收器，该线性接收器包括位于线性太阳能辐射吸收元件的内部体积内的体积位移元件。该体积位移元件提供了例如该吸收元件和热传递流体之间的增强的热传递特征、与将该线性接收器的位置维持在用于吸收聚集的太阳能辐射的最佳位置相关联的效率提高和/或将该线性接收器从冻结事件恢复的能力。还提供了用于制造线性接收器的方法、用于收集聚集的太阳能辐射的方法、用于将线性接收器从冻结事件恢复的方法、用于提高总体接收器效率的方法(诸如通过减少该接收器元件的弯曲/下垂)以及用于降低该吸收器元件的周向温度分布的方法。
【专利说明】
用于太阳能收集器的线性接收器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年1月6日提交的申请号为61/924,034的美国临时专利申请的优 先权权益，在此通过引用将该美国临时专利申请的整体并入。
[0003] 关于联邦政府资助的研究或开发的声明
[0004] 本发明是在由美国能源部授予的DE-FC36-08G018034号奖项下通过政府支持做出 的。政府对本发明具有一定的权利。
技术领域
[0005] 本发明属于太阳能热发电领域。本发明大体上设及一种用于聚集太阳能收集系统 的线性接收器。
【背景技术】
[0006] 用于线性聚集太阳能热收集系统的太阳能接收器一般包括吸收接收管，热传递流 体在该管中流动，该吸收接收管容纳在透明玻璃套管内W保护吸收接收管并减少从吸收接 收管损失的热量。已经采用了各种技术来增加用于线性聚集太阳能热发电系统的太阳能接 收器的效率。例如，可W在玻璃套管与接收管之间引入真空W使传导热损失最小化。此外， 可W在玻璃套管上放置抗反射涂层W使传输到吸收接收管的太阳能福射最大化。而且，在 接收管自身上的吸收涂层可W使光吸收最大化并减少福射损失。
[0007] 用于提高效率的其他技术包括使用包括透明玻璃接收管的太阳能接收器W及采 用在接收管内的光吸收器来促进太阳能福射转换成热能。例如，公开号为US 2013/0319501 的美国专利申请描述了在热传递流体内直接包括光学吸收添加剂。类似地，公开号为US 2009/0293866的美国专利申请描述了放置具有用于接收管内的热传递流体的内部流道的 吸收插入件。
[000引已经应用其他技术来增加太阳能接收器的效率，诸如通过在常规接收管周围填满 绝缘材料，或者通过在玻璃套管与涂覆的接收管之间的区域内放置绝缘材料或分隔器来使 对流损失最小化，如在例如公开号为US 2013/0276775的美国专利申请中所描述的。
[0009] 对于竖直地对准的接收管，诸如在太阳能电力塔配置中，热传递流体的流动呈现 出挑战，因为热传递流体必须最终返回到地面，从而使得需要向上的流动通道和向下的流 动通道两者。公开号为US 2013/0220310的美国专利申请通过提供具有同屯、管模块的太阳 能接收器克服了运一障碍，其中热传递流体在外环形通道中W向上的方向流动同时从接收 管的壁吸收热量，并在内通道中返回到地面。

【发明内容】

[0010] 本发明提供了例如具有各种增强的用于聚集太阳能收集器的线性接收器。本发明 的方面设及在线性太阳能福射吸收元件的内部体积内并入体积位移（VO Iume di splacement)元件。体积位移元件的使用提供了许多好处。例如，运样的体积位移元件减 少了用于在接收器内使主热传递流体流动的可用体积，从而导致总体更高的流动速度并提 供增强的热传递特性，运进而使得能够实现吸收元件的更均匀的周向溫度分布。此外，将流 动素流器(turbulator)并入本发明的多个方面和多个实施方案，W进一步增强吸收元件壁 与热传递流体之间的热传递。
[0011] 体积位移元件还为例如通过减少与非均匀的周向溫度分布相关联的应力W及例 如通过减少吸收元件内的热传递流体的重量来减少吸收元件的弯曲（bowing)和下垂 (sagging)创造条件。弯曲和下垂的减少例如还可W通过使线性接收器的位置维持在用于 吸收聚集的太阳能福射的最佳位置(诸如在抛物面槽式反射器的焦点处)来提供效率提高。 体积位移元件的使用例如还为诸如通过W下方式能够从冻结事件恢复的线性接收器创造 条件:提供用于内部地加热固态热传递流体的位置，W及为适应烙化后热传递流体的体积 的增加的能力创造条件一一诸如通过使用具有能收缩的几何形状的体积位移元件。
[0012] 本发明还提供了例如用于收集聚集的太阳能福射的方法，用于从冻结事件恢复线 性接收器的方法，用于提高总体接收器效率的方法，诸如通过减少线性接收器的下垂和/或 弯曲，通过减小线性接收器的周向溫度分布，W及通过提高从线性接收器的壁到接收器内 部的热传递流体的热传递效率。在多个实施方案中，运些技术是通过提供诸如本文中所述 的线性接收器或者通过改装现有的线性接收器W并入本发明的体积位移元件或其他方面 来实现的。
[0013] 在第一方面，本发明提供了用于聚集太阳能收集器的线性接收器。该方面的一个 具体接收器实施方案包括:线性太阳能福射吸收元件，所述线性太阳能福射吸收元件沿第 一长度延伸，且包括具有第一内部体积的中空结构和用于吸收入射或反射的太阳能福射的 外表面;线性体积位移元件，所述线性体积位移元件被安置在所述线性太阳能福射吸收元 件内并沿所述线性太阳能福射吸收元件的所述第一长度的至少一部分延伸，其中所述第一 内部体积包括被所述线性体积位移元件占据的第二体积和未被所述线性体积位移元件占 据的第=体积，其中所述第二体积占据所述第一内部体积的大于15%的百分比；W及第一 热传递流体，所述第一热传递流体被设置在所述第=体积内，其中所述第一热传递流体在 所述线性太阳能福射吸收元件内W第一流速流动，但不在第二体积内流动。在一个示例性 实施方案中，所述第二体积占据所述第一内部体积的选自从15%到90%的范围的百分比。 在多个实施方案中，所述第二体积占据所述第一内部体积的如下百分比：所述百分比大于 20%、25%、30%、35%或40%，或选自从20%至80%、30%至70%或40%至60%的范围。
[0014] 在某些实施方案中，线性体积位移元件的使用为线性太阳能福射接收元件与第一 热传递流体之间改善的热传递创造条件，所述改善的热传递例如是相比于如下线性接收器 而言的:所述线性接收器包括具有由具有相同的第一流速的第一热传递流体占据的第一内 部体积的线性太阳能福射吸收元件，但不包括线性体积位移元件。运样的改善的传热率可 选地为线性太阳能福射吸收元件的更均匀的周向溫度分布创造条件，从而导致线性太阳能 福射接收元件的背离用于接收聚集的太阳能福射的最佳位置的最小限度弯曲。当在整个线 性太阳能福射吸收元件中存在大的周向溫度分布时，运样的弯曲可能会发生。例如，线性太 阳能福射吸收元件的较热部分比线性太阳能福射吸收元件的较冷部分经受更多热膨胀，从 而导致形成线性太阳能福射吸收元件的弯曲或下垂区域的应力。
[0015] 在多个实施方案中，例如，与包括具有由具有第一流速的第一热传递流体占据的 第一内部体积的线性太阳能福射吸收元件但不包括线性体积位移元件的线性接收器相比， 最大周向溫差导致沿线性接收器的减小的弯曲、减小的应力和/或减小的应变。在一个具体 的实施方案中，第一热传递流体的第一流速为如下所述创造条件:线性太阳能福射吸收元 件与第一热传递流体之间的传热率或热通量足W维持线性太阳能福射吸收元件的最大周 向溫差，W实现线性太阳能福射吸收元件中的目标量的弯曲、应力和/或应变。在一个实施 方案中，最大周向溫差小于l〇〇°C。
[0016] 不受任何理论限制，相信，在实施方案中，与包括具有由具有第一流速的第一热传 递流体占据的第一内部体积的线性太阳能福射吸收元件但不包括线性体积位移元件的线 性接收器相比，由特定传热率和/或热通量实现的目标周向溫度分布导致线性太阳能福射 吸收元件与第一热传递流体之间的对流热传递的增加。在一些实施方案中，入射到线性聚 集太阳能集热系统的收集器孔径(诸如抛物面槽的反射表面)上的通量从100W/V到Iioow/ m2变化。可选地，入射到线性太阳能福射吸收元件上的通量可W高达或大于80000W/m2。然 而，在实施方案中，入射到线性太阳能福射吸收元件上的通量是太阳能接收器场的大小、太 阳的入射角度、收集系统的聚光比、系统的收集效率等的函数。
[0017] 在实施方案中，发生对流热传递的增加，运是因为与包括具有由具有第一流速的 第一热传递流体占据的第一内部体积的线性太阳能福射吸收元件但不包括线性体积位移 元件的线性接收器相比，第一流速具有增加的线性速度。例如，在一个实施方案中，线性体 积位移元件的存在实现了第一热传递流体的线性速度的选自从115%到1000%的范围的百 分比增加。由于无论线性接收器是否包括线性体积位移元件，质量或体积流速都可选地是 相同的，所W包括线性体积位移元件将导致更高的线性流速，因为线性太阳能福射接收元 件的体积的一部分被线性体积位移元件占据。在实施方案中，例如，线性体积位移元件占据 线性太阳能福射吸收元件的第一内部体积的15%到90%。本领域技术人员将认识到，使用 流体性质和流体流过的横截面区域的几何形状在体积流、质量流和线性流之间进行转换是 直截了当的。下面在实施例5中提供了进一步的细节。
[0018] 各种体积位移元件对于本发明的设备和方法是有用的。例如，在一个实施方案中， 线性体积位移元件包括玻璃、陶瓷、不诱钢、铭儀铁合金、包括大于50%的儀的金属合金、 钢、金属或运些的任意组合。在一个示例性实施方案中，线性体积位移元件包括导电材料。 在一个实施方案中，例如，线性体积位移元件沿所述第一长度的选自25 %至100 %的范围或 50%至100%的范围的百分比延伸。有用的线性体积位移元件包括实屯、结构和中空结构两 者。在多个实施方案中，线性体积位移元件具有选自由圆形、卵形、楠圆形、矩形和方形组成 的组中的横截面形状。在一个示例性实施方案中，线性体积位移元件同屯、地置于线性太阳 能福射吸收元件内。
[0019] 在一些实施方案中，线性体积位移元件包括两个或更多个线性体积位移元件。可 选地，线性体积位移元件包括端部通过焊接相结合的两个或更多个线性体积位移元件。可 选地，一个或多个线性体积位移元件包括端帽。在某些实施方案中，两个或更多个线性体积 位移元件被安置为通过电桥彼此电连通。
[0020] 有利地，与包括具有由具有第一流速的第一热传递流体占据的第一内部体积的线 性太阳能福射吸收元件但不包括线性体积位移元件的线性接收器的总体质量相比，本发明 的包括线性体积位移元件的实施方案提供了线性接收器的总体质量的减小，该减小足W减 少线性太阳能福射吸收元件中的下垂、应力和/或应变。例如，在实施方案中，与包括具有由 具有第一流速的第一热传递流体占据的第一内部体积的线性太阳能福射吸收元件但不包 括线性体积位移元件的线性接收器相比，运样的质量的减小减少了沿线性接收器的下垂。 可选地，例如在其中线性体积位移元件具有小于第一热传递流体的密度的总体密度的实施 方案中，实现运样的质量的减小。在某些实施方案中，该总体密度是第一热传递流体的密度 的一个百分比。在实施方案中，例如因为第一热传递流体不在第二体积内流动和/或不存在 于第二体积内，实现了运样的质量的减小。
[0021] 在某些实施方案中，线性体积位移元件包括第二中空结构，诸如圆柱形管。在实施 方案中，第二中空结构具有选自0.5至5mm的范围的壁厚。在实施方案中，第二中空结构具有 的壁厚为第二中空结构的直径的一个百分比，诸如一个选自1%到40%的范围的百分比。可 选地，该方面的线性接收器还包括设置在第二中空结构内的第二热传递流体。例如，对于第 二热传递流体有用流体包括液体或气体，诸如包括水、蒸汽、油或烙盐或受热气体或受热液 体的热传递流体。包括第二热传递流体有助于例如从第一热传递流体的冻结事件恢复。例 如，在一个实施方案中，第一热传递流体的第一烙化溫度比第二热传递流体的第二烙化溫 度高。在一个示例性实施方案中，第一热传递流体是固体，第二热传递流体具有比第一热传 递流体的烙化溫度更高的溫度。
[0022] 可选地，该方面的线性接收器包括那些其中线性体积位移元件包括能收缩的几何 形状的实施方案。使用包括能收缩的几何形状的线性体积位移元件有益于例如从冻结事件 恢复，在冻结事件中一冻结第一热传递流体就经历体积的减小，和/或一烙化第一热传递流 体就经历体积的膨胀。在实施方案中，例如第一热传递流体的烙化导致由第一热传递流体 占据的体积的增加，同时由第一热传递流体占据的体积增加后线性体积位移元件的体积就 减小，从而防止第一热传递流体烙化后使线性太阳能福射吸收元件断裂、破裂、变形或损 坏。
[0023] 例如，在一个实施方案中，当第一热传递流体的至少一部分的溫度从第一热传递 流体的烙化溫度W下的第一溫度增加到第一热传递流体的烙化溫度W上的第二溫度时，线 性体积位移元件从大于第二体积的体积收缩。在另一实施方案中，当第一热传递流体的至 少一部分的溫度从第一热传递流体的烙化溫度W上的第一溫度下降到第一热传递流体的 烙化溫度W下的第二溫度时，线性体积位移元件从第二体积膨胀到更大的体积。
[0024] 可选地，能收缩的几何形状通过多种线性体积位移元件提供。例如，在实施方案 中，线性体积位移元件包括一个或多个晓性区域和/或一个或多个回旋区域。运样的能收缩 的几何形状可选地为线性体积位移元件提供了变形的能力。
[0025] 在实施方案中，多种太阳能福射吸收元件(本文中也称为吸收管)对本发明的设备 和方法是有用的。在一个实施方案中，例如，线性太阳能福射吸收元件包括圆柱形管。在各 种实施方案中，例如，线性太阳能福射吸收元件具有选自由圆形、卵形、楠圆形、矩形和方形 组成的组中的横截面形状。在某些实施方案中，使用特定横截面形状的福射吸收元件可W 为太阳能收集系统提供进一步的增强，诸如通过减少内部的热传递流体的质量W及通过为 特定聚集系统提供最佳吸收区域。例如，在一个实施方案中，在线性菲涅尔系统中使用具有 楠圆形横截面形状的福射吸收元件。
[0026] 在示例性实施方案中，例如当接收器被暴露于聚集的太阳能福射时，本发明的线 性接收器的线性太阳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。在示例性实施方案中，例如当接收器未暴露于聚集的太阳能福射 时，本发明的线性接收器的线性太阳能福射吸收元件维持高于第一热传递流体的烙化溫度 的平均溫度。在一个实施方案中，当接收器未暴露于聚集的太阳能福射时，本发明的线性接 收器的线性太阳能福射吸收元件具有高于或等于环境溫度的平均溫度。
[0027] 有用的线性太阳能福射吸收元件包括但不限于包括不诱钢的线性太阳能福射吸 收元件。在一个具体的实施方案中，线性太阳能福射吸收元件包括设置在外表面上的吸收 层或涂层，诸如适于吸收入射到吸收层上的所有、一部分或大部分太阳能电磁福射的吸收 层。
[0028] 在某些实施方案中，本发明的线性接收器还包括位于第=体积内的一个或多个素 流器。在诸如暴露于第一热传递流体的第=体积内使用素流器，有利地增加了第一热传递 流体内的素流，并可选地增加线性太阳能福射吸收元件与第一热传递流体之间的传热率或 热通量。例如，在实施方案中，与没有一个或多个素流器时的第一热传递流体流相比，一个 或多个素流器增强了第一热传递流体流内的素流。在一个实施方案中，例如，一个或多个素 流器包括:一个或多个圆柱形销或圆柱形支撑腿，其被安置成圆柱轴线与第一热传递流体 的流动方向垂直;和/或一个或多个螺旋物体，其被安置成螺旋轴线与第一热传递流体的流 动方向平行。
[0029] 多种热传递流体对本发明的设备和方法是有用的。例如，有用的热传递流体(诸如 对于第一热传递流体有用的热传递流体)包括但不限于:包括油、合成油、盐、盐的混合物、 硝石、硝酸钢、硝酸钟、硝酸巧、超临界C〇2、水、蒸汽、含水混合物(诸如包括乙二醇或减少腐 蚀或压低冻结点的其他添加剂)或运些物质的任何组合的热传递流体。在一些实施方案中， 第一热传递流体具有选自l〇〇°C到300°C的范围的烙化溫度。
[0030] 在某些实施方案中，本发明的线性接收器还包括中空玻璃结构，该中空玻璃结构 被安置成使得线性太阳能福射吸收元件位于中空玻璃结构内。玻璃外部结构(在本文中也 称为玻璃套管)对于保护线性太阳能福射吸收元件W及对于使自线性太阳能福射吸收元件 的传导热损失最小化是有用的，诸如通过在线性太阳能福射吸收元件的至少一些部分周围 包含绝缘材料或真空。
[0031 ]在一个实施方案中，例如，中空玻璃结构包括圆筒形管。可选地，中空玻璃结构具 有选自由圆形、卵形、楠圆形、矩形和方形组成的组中的横截面形状。在示例性实施方案中， 中空玻璃结构对于地面太阳能光谱的至少一部分是透明的，从而允许太阳能福射通过中空 玻璃结构并被线性太阳能福射吸收元件吸收。可选地，线性太阳能福射吸收元件被同屯、地 置于中空玻璃结构内。某些实施方案还进一步包括一个或多个支撑元件W将线性太阳能福 射吸收元件固定在中空玻璃结构内。
[0032] 在多个实施方案中，本发明的线性接收器包括一个或多个支撑元件W将线性体积 位移元件固定在线性太阳能福射吸收元件内。例如，有用的支撑元件包括但不限于5角弹黃 和/或支撑腿，诸如圆柱形支撑腿。
[0033] 在实施方案中，本文所述的线性接收器在聚集太阳能收集器(诸如包括反射抛物 面槽式太阳能收集器和/或反射线性菲涅耳太阳能收集器的聚集太阳能收集器）中是有用 的。在示例性实施方案中，反射抛物面槽式太阳能收集器和/或反射线性菲涅尔太阳能收集 器被安置成使得反射的太阳能福射被引导到线性接收器上。
[0034] 在其他方面，本发明提供了方法，诸如使用上述的线性接收器的方法。在多个实施 方案中，本发明提供收集聚集的太阳福射的方法，诸如其中线性太阳能福射吸收元件的最 大周向溫差被维持在特定的范围内W实现线性太阳能福射吸收元件内的目标量的弯曲、应 力和/或应变的方法。例如，在一个实施方案中，最大周向溫差被维持在IOCTC W下。然而，在 一些实施方案中，可W短暂地超过运样的最大溫差而接收器不遭到损坏。
[0035] 该方面的示例性方法实施方案包括W下步骤:提供上述的任一线性接收器;使所 述线性太阳能福射吸收元件暴露于聚集的太阳能福射，其中第一热传递流体的第一流速足 W使所述线性太阳能福射吸收元件的最大周向溫差维持在特定范围内W实现所述线性太 阳能福射吸收元件内的目标量的弯曲、应力和/或应变。
[0036] 该方面的另一示例性方法实施方案包括W下步骤:提供沿第一长度延伸的线性太 阳能福射吸收元件，其中所述线性太阳能福射吸收元件包括具有第一内部体积的中空结构 和用于吸收入射或反射的太阳能福射的外表面;提供在所述线性太阳能福射吸收元件内且 沿所述线性太阳能福射吸收元件的所述第一长度的至少一部分延伸的线性体积位移元件， 其中，所述第一内部体积包括被所述线性体积位移元件占据的第二体积和未被所述线性体 积位移元件占据的第=体积，并且其中所述第二体积占据所述第一内部体积的大于15%的 百分比；使第一热传递流体在所述线性太阳能福射吸收元件的所述第=体积内流动，其中 所述第一热传递流体在所述线性太阳能福射吸收元件内W第一流速流动，并且不在所述第 二体积内流动；W及使所述线性太阳能福射吸收元件暴露于聚集的太阳能福射，其中所述 第一流速足W使所述线性太阳能福射的最大周向溫差维持在特定范围内W实现所述线性 太阳能福射吸收元件内的目标量的弯曲、应力和/或应变。
[0037] 该方面的其他示例性方法实施方案包括减少聚集太阳能收集器的线性太阳能福 射吸收元件的弯曲或下垂的方法。例如，一个具体的方法实施方案包括W下步骤:提供聚集 太阳能收集器，所述聚集太阳能收集器包括沿第一长度延伸的线性太阳能福射吸收元件和 第一热传递流体，所述第一热传递流体被安置在所述线性太阳能福射吸收元件内，并且W 第一流速流动，其中所述线性太阳能福射吸收元件包括具有被所述第一热传递流体占据的 第一内部体积的中空结构和用于吸收聚集的或反射的太阳能福射的外表面;提供在所述线 性太阳能福射吸收元件内并且沿所述线性太阳能福射吸收元件的所述第一长度的至少一 部分延伸的线性体积位移元件，使得所述第一内部体积包括被所述线性体积位移元件占据 的第二体积和未被所述线性体积位移元件占据的第=体积，其中所述第二体积占据所述第 一内部体积的大于15%的百分比；W及重建所述线性太阳能福射吸收元件内的所述第一热 传递流体的所述第一流速，其中所述第一热传递流体不在所述第二体积内流动，并且其中 当所述线性接收器吸收聚集的太阳能电磁福射时，所述第一流速足W使所述线性太阳能福 射吸收元件的最大周向溫差维持在特定范围内，从而减少所述线性太阳能福射吸收元件的 弯曲。
[0038] 在上述方法的实施方案中，第一流速在线性太阳能福射吸收元件与第一热传递流 体之间建立对流传热率，该对流传热率足W使最大周向溫差维持在特定范围内W实现线性 太阳能福射吸收元件内的目标量的弯曲、应力和/或应变。在某些实施方案中，与当线性太 阳能福射吸收元件的最大周向溫差大于目标周向溫差（例如大于IO(TC)时发生的弯曲相 比，目标周向溫度分布提供了沿线性接收器的减少的弯曲。
[0039] 在多个实施方案中，本发明提供了收集聚集的太阳能福射的方法，诸如其中线性 太阳能福射吸收元件的下垂减小和/或最小化的方法。该方面的一个示例性方法实施方案 包括W下步骤:提供本文所述的任一线性接收器，其中所述线性体积位移元件具有小于第 一热传递流体的密度的总体密度；W及使线性太阳能福射吸收元件暴露于聚集的太阳能福 射。
[0040] 该方面的另一示例性方法实施方案包括W下步骤:提供聚集太阳能收集器，所述 聚集太阳能收集器包括沿第一长度延伸的线性太阳能福射吸收元件和第一热传递流体，所 述第一热传递流体被安置在所述线性太阳能福射吸收元件内并且W第一流速流动，其中所 述线性太阳能福射吸收元件包括具有被所述第一热传递流体占据的第一内部体积的中空 结构和用于吸收入射的或反射的太阳能福射的外表面，并且其中所述线性太阳能福射吸收 元件和所述线性太阳能福射吸收元件内的所述第一热传递流体一起具有第一质量;提供在 所述线性太阳能福射吸收元件内并且沿所述线性太阳能福射吸收元件的所述第一长度的 至少一部分延伸的线性体积位移元件，使得所述第一内部体积包括被所述线性体积位移元 件占据的第二体积和未被所述线性体积位移元件占据的第=体积，其中所述第二体积占据 所述第一内部体积的大于15%的百分比；W及重建所述线性太阳能福射吸收元件内的所述 第一热传递流体的所述第一流速，其中所述第一热传递流体不在所述第二体积内流动；其 中所述线性太阳能福射吸收元件、所述线性体积位移元件和所述第=体积内的所述第一热 传递流体一起具有为第一质量的一个百分比的第二质量，从而减少所述线性太阳能福射吸 收元件的下垂。
[0041] 对于W上所述的方法的某些实施方案，聚集太阳能收集器包括沿线性太阳能福射 吸收元件的长度分布的用于支撑线性太阳能福射吸收元件的多个支撑结构，并且方法还包 括移除所述多个支撑结构中的一个或多个的步骤。
[0042] 在多个实施方案中，本发明提供了从聚集太阳能收集器的冻结事件恢复的方法， 诸如其中第一热传递流体烙化的方法。运方面的一个示例性方法实施方案包括W下步骤： 提供本文所述的任一线性接收器;使第一热传递流体冷却到所述第一热传递流体的烙化溫 度W下的第一溫度，其中线性体积位移元件包括第二中空结构和设置在第二中空结构内的 第二热传递流体；W及将所述第二热传递流体加热到所述第一热传递流体的烙化溫度W上 的第二溫度，其中来自所述第二热传递流体的热量被传递到所述第一热传递流体，从而使 所述第一热传递流体的至少一部分烙化。
[0043] 该方面的另一示例性方法实施方案包括W下步骤:提供本文所述的任一线性接收 器;将第一热传递流体冷却到所述第一热传递流体的烙化溫度W下的第一溫度；W及通过 使电流沿线性体积位移元件的长度或沿线性太阳能福射吸收元件的长度传递W诸如通过 电阻加热来产生热量而加热所述线性体积位移元件，其中，来自所述线性体积位移元件或 所述线性太阳能福射吸收元件的热量被传递到所述第一热传递流体，从而使所述第一热传 递流体的至少一部分烙化。
[0044] 可选地，在上述方法的多个实施方案中，线性体积位移元件包括能收缩的几何形 状。例如，在具体实施方案中，第一热传递流体的烙化导致所述第一热传递流体占据的体积 增加，其中所述第一热传递流体占据的体积增加后第二体积就减小，从而防止所述第一热 传递流体烙化后线性太阳能福射吸收元件断裂、破裂、变形或损坏。
[0045] 运方面的其他示例性方法实施方案包括制作聚集太阳能收集器的方法。在一个具 体实施方案中，制作聚集太阳能收集器的方法包括W下步骤:提供本文所述的任一线性接 收器；W及将所述线性接收器安置在一个位置W从一个或多个反射表面接收聚集的太阳能 福射。
[0046] 在另一具体实施方案中，制作聚集太阳能收集器的方法包括W下步骤:提供沿第 一长度延伸的线性太阳能福射吸收元件，其中所述线性太阳能福射吸收元件包括具有第一 内部体积的中空结构和用于吸收入射或反射的太阳能福射的外表面;提供在所述线性太阳 能福射吸收元件内并沿所述线性太阳能福射吸收元件的所述第一长度的至少一部分延伸 的线性体积位移元件，其中所述第一内部体积包括被所述线性体积位移元件占据的第二体 积和未被所述线性体积位移元件占据的第=体积，其中所述第二体积占据所述第一内部体 积的大于15%的百分比;使第一热传递流体在所述第=体积内在所述线性太阳能福射吸收 元件的内表面与所述线性体积位移元件之间W第一流速流动，其中所述第一热传递流体不 在所述第二体积内流动；W及将所述线性接收器安置在一个位置W从一个或多个反射表面 接收聚集的太阳能福射。
[0047] 对于多个实施方案，一个或多个反射表面可选地包括一个或多个抛物面槽式反光 镜或线性菲涅耳太阳能收集器的一个或多个反光镜。在一个具体实施方案中，一个或多个 反射表面包括一个或多个抛物面槽式反光镜，线性接收器被安置在一个或多个抛物面槽式 反光镜的焦点处。
[0048] 不希望受任何特定理论束缚，本文中可W有对与本发明相关的基本原理的信念或 理解的讨论。应认识到，不管任何机械解释或假设的最终正确性，本发明的一个实施方案仍 然可W是可操作且有用的。
【附图说明】
[0049] 图1描绘了用于聚集太阳能收集器的一个示例性线性接收器实施方案的横截面。
[0050] 图2A描绘了用于聚集太阳能收集器的线性接收器的横截面；图2B描绘了用于聚集 太阳能收集器的楠圆形线性接收器的横截面；图2C描绘了具有内部管的楠圆形线性接收器 的横截面。
[0051] 图3描绘了用于聚集太阳能收集器的线性接收器的横截面。
[0052] 图4描绘了具有内部管的线性接收器的横截面。
[0053] 图5描绘了具有由5角弹黃支撑的内部管的线性接收器的横截面。
[0054] 图6描绘了内部管由附接到内部管的3个腿的=角架(=个刚性腿分布在内部管周 围)支撑的线性接收器的横截面。
[0055] 图7描绘了示例性接收器实施方案的示意图，其中内部管与吸收管同屯、。
[0056] 图8描绘了一个示例性接收器实施方案的部件的示意图，该实施方案包括多个相 邻的内部管，其中所述相邻的内部管的端部滑出超过吸收管的边缘W将相邻的内部管焊接 在一起。
[0057] 图9描绘了一个示例性接收器实施方案的部件的示意图，该实施方案包括多个相 邻的内部管，其中所述相邻的内部管的端部被用帽盖住。
[0058] 图10描绘了一个示例性接收器实施方案的部件的示意图，该实施方案包括多个相 邻的内部管，其中所述相邻的内部管的端部被用帽盖住并且桥在相邻的内部管之间提供导 电性W例如传送用于阻抗加热的电流。
[0059] 图11描绘了在安装有弯头的太阳能收集器的端部的吸收管的示意图，该弯头具有 桐使得内部管的直线段可W通过。
[0060] 图12描绘了一个示例性接收器实施方案的部件的示意图，该实施方案包括诱导热 传递流体的素流的特征(素流器），诸如与内部管的轴线垂直且与热传递流体的流动垂直的 圆柱形销。
[0061] 图13和14示出了用于在用于太阳能收集器的吸收器中的应力和应变的有限元分 析(FEA)的参考坐标系，图13描绘了槽的3维坐标系，图14描绘了接收器的角位置坐标系。
[0062] 图15提供了例示抛物面槽的接收器上的单位通量分布的结果。
[0063] 图16例示了在有限元分析模型中使用的差分控制体积。
[0064] 图17A提供了示出对于DNI = 1000W/V、接收器外径=90mm、聚光比=80A W及流 体溫度= 500°C为烙盐流速的函数的接收器壁溫度的结果；图17B提供了示出对于DNI = 1000W/m2、接收器外径= 90mm、聚光比= SOAW及流速= 8kg/s为烙盐溫度的函数的（与壁 最低溫度的)接收器壁溫差的结果。
[0065] 图18提供了示出对于四个聚光比为流速的函数的接收器壁周向溫差的结果。
[0066] 图19A提供了示出太阳能收集器的接收管内的峰值应力区的接收管FEA模型的结 果，图19B提供了示出具有90mm的外径、4.7m的长度和2.5mm的壁厚的接收器中的为该接收 器的热侧与冷侧之间的溫差的函数的最大应力的结果。
[0067] 图20提供了示出对于四个接收器壁厚为周向溫差的函数的接收器的壁中的最大 应变的数据。
[0068] 图21提供了示出最大可允许接收器壁周向溫差的数据。
[0069] 图22A提供了示出对于普遍的收集器环路在给定入口溫度和聚光比的情况下为了 保持500°C的出口溫度所需的最小流速的数据；图22B提供了示出对于普遍的收集器环路为 入口溫度、聚光比和500°C的出口溫度的函数的在30年的预计服务后接收器中的最大应变 的数据。
[0070] 图23A提供了示出对于普遍的太阳能收集器阵列（SCA)在给定入口溫度和聚光比 的情况下为保持500°C的出口溫度所需的流速的数据；图23B提供了示出对于普遍的SCA为 入口溫度、聚光比和500°C的出口溫度的函数的在30年的预计服务后接收器中的最大应变 的数据。
【具体实施方式】
[0071] -般地，本文所使用的术语和短语具有它们在本领域公认的意义，所述意义可W 通过参考标准教科书、期刊文献和本领域技术人员已知的上下文来查找。提供W下定义来 阐明它们在本发明的上下文中的具体用途。
[0072] "太阳能福射吸收元件"是指用于将入射或反射的太阳能福射转化成热量的太阳 能收集器的部件。在实施方案中，太阳能福射吸收元件具有适于吸收太阳能福射的表面。
[0073] "体积位移元件"是指占据太阳能收集器内的体积W排出太阳能收集器的主热传 递流体的太阳能收集器的部件。在实施方案中，体积位移元件包含用于将热量传递到主热 传递流体或从主热传递流体传递热量的次热传递流体。在实施方案中，体积位移元件包括 用于通过电阻加热和/或阻抗加热来加热围绕体积位移元件的热传递流体的传导体。在实 施方案中，体积位移元件具有能收缩的几何形状，使得在围绕体积位移元件的热传递流体 烙化时体积位移元件的体积可适应热传递流体的体积的增加。
[0074] "热传递流体"是指用于在太阳能收集器的元件之间传递热量的太阳能收集器的 部件。例如，在实施方案中，热传递流体用于将热量从太阳能福射吸收元件传输到太阳能收 集器系统的其他地方，诸如传输到发电机或蒸汽轮机。有用的热传递流体包括但不限于烙 盐、油、液态水或蒸汽。在实施方案中，如果烙盐热传递流体的溫度下降到该热传递流体的 烙化溫度W下，则该热传递流体会经受冻结并在太阳能收集器中形成固体。在实施方案中， 次热传递流体用于通过使主热传递流体的溫度上升来使太阳能福射吸收元件中的冻结的 主热传递流体烙化。
[0075] "线性"是指沿着沿单个轴线的长度延伸的物体的特性。在一个实施方案中，线性 物体的轴线沿直线延伸。在一个实施方案中，线性物体的轴线沿曲线(诸如沿弧线)延伸。
[0076] "支撑元件"是指如下物体或结构:其用于支撑另一物体的质量。在实施方案中，支 撑元件用于将一个物体在空间中或另一物体内的位置固定。例如，在实施方案中，一个或多 个支撑腿和/或支撑弹黃被用于将一个物体定位在另一物体内。
[0077] "太阳能福射"是指由太阳产生的光。太阳能福射包括入射的太阳能福射和反射的 太阳能福射。在一些实施方案中，术语"太阳能福射"和"地面太阳能福射"可互换使用，并且 是指由太阳产生并通过地球的大气层传输的光。入射的太阳能福射是指由物体直接从太阳 接收的光，诸如通过地球的大气层传输的太阳能福射。反射的太阳能福射是指入射到反射 物体上并朝向另一位置或物体反射的太阳能福射。例如，在一个实施方案中，入射到抛物面 槽式反光镜上的太阳能福射朝向反光镜的焦点反射，并且反射的太阳能福射被引向太阳能 收集器的接收器或吸收器。
[0078] "吸收(absorb)"和"吸收(absorbing)"是指由物体接纳电磁福射的光子的过程。 在某些实施方案中，物体适于通过在物体的表面上提供吸收层来吸收太阳能福射。
[0079] "电通信"是指物体的一种布置，该布置使得电流可W从一个物体流到另一物体。 例如，在一个实施方案中，可W通过使用电桥使相互不物理接触的传导体相互电通信。"电 桥"是指被设置为在两个其他物体之间提供电通信的传导物体，诸如被设置为与运两个其 他物体物理接触的传导物体。
[0080] "流速"是指对流体运动的速率的度量。在实施方案中，流速是质量流速，诸如对为 时间的函数的流过参考点的流体的质量的度量。在实施方案中，流速是体积流速，诸如对为 时间的函数的流过参考点的流体的体积的度量。在实施方案中，流速是线性流速，诸如对为 时间的函数的由流过参考点的流体行进的距离的度量。
[0081] "热传递"是指热能从较热的材料移动到较冷的材料的过程。在实施方案中，热传 递被量化为传热率或热通量。在一个实施方案中，例如，传热率是指为时间的函数的在两个 物体之间传递的能量的量。在一个实施方案中，例如，热通量是指为时间的函数的通过限定 的面积在两个物体之间传递的能量的量。
[0082] "周向溫差"是指在围绕物体的圆周或周边的不同点处测得的物体的两个溫度之 间的差。在一个实施方案中，周向溫差是指在围绕圆柱形物体的圆周的两点之间的溫差。在 一个实施方案中，周向溫差是指在围绕具有非圆形横截面(诸如矩形横截面或楠圆形横截 面)的物体的周边的两点之间的溫差。在实施方案中，短语"周向溫度分布"是指围绕物体的 圆周或周边的物体的溫度的变化。
[0083] "素流器"是指置于流动流体中W增强、引入或W其他方式增加流体的素流的物 体。
[0084] "同屯、"是指两个或更多个物体的一种布置，该布置使得运些物体具有共同的中 屯、。在一个实施方案中，当两个圆柱形管中的一个设置在另一个内时，运两个圆柱形管同屯、 地设置，使得所述管的中屯、对齐。然而，如本文所使用的，术语同屯、还指如下两个或更多个 物体的布置:所述两个或更多个物体中的一个或多个具有非圆形横截面。例如，在一个实施 方案中，诸如通过使横截面区域的中屯、对齐，圆柱形管可W同屯、地设置在具有楠圆形横截 面的管内。
[0085] "聚光比"是指太阳能收集器的收集孔径的尺寸与其上的太阳能福射引自太阳能 收集器的接收器的尺寸的比率。在一个实施方案中，术语聚光比是指太阳能收集器的孔径 的宽度与接收器的直径的比率。在一个实施方案中，术语聚光比是指太阳能收集器的孔径 的面积与接收器的接收面积的比率。
[0086] 术语"总体"在本文中用来指多个物体的属性的集体测量。例如，在一个实施方案 中，一个物体或设备的总体质量是指该物体或设备的包括其任何子部件的总质量。在一个 具体实施方案中，用于聚集太阳能收集器的线性接收器的总体质量包括线性太阳能福射吸 收元件的质量、线性体积位移元件的质量和线性太阳能福射吸收元件内的热传递流体的质 量。类似地，在另一示例性实施方案中，一个物体或设备的总体密度是指包括其任何子部件 的该物体或设备的总质量除W包括其任何子部件的该物体或设备所占据的总体积。
[0087] "流体连通"和"流动连通"是指物体或体积的一种布置，该布置使得流体(例如液 体)可W在物体或体积之间流动。
[0088] "下垂"和"弯曲"是指由线性物体上的力、线性物体内的应力和/或线性物体内的 应变导致的该物体的至少一部分的位移。
[0089] 图1描绘了用于聚集太阳能收集器的一个示例性线性接收器实施方案100的横截 面。在示出的实施方案中，线性接收器100包括外部玻璃套管110。可选地，外部玻璃套管110 包括外表面涂层，诸如抗反射涂层。外部玻璃套管对于太阳能地面光谱的至少一部分是透 明的，使得入射的太阳能地面福射的全部或部分可W穿过外部玻璃套管110。在外部玻璃套 管内，接收管130被设置成接收穿过外部玻璃套管110的入射或反射的太阳能地面福射。在 一个示例性实施方案中，绝缘体或真空120被设置在接收管130与外部玻璃套管110之间。绝 缘体或真空120的使用使得从接收管130的传导和/或对流热损失最小化。在示例性实施方 案中，接收管130包括外层或涂层W优化太阳能地面福射的吸收及到热能的转化。热传递流 体140被设置在接收管130内，并被用于将来自吸收的太阳能福射的热量传输到其他地方供 使用，诸如传输到发电系统。还在接收管130内设置的是体积位移元件150,该体积位移元件 占据接收管130的内部体积的一部分。在图1所示的实施方案中，体积位移元件150包括内部 空间160，该内部空间可选地填充有第二热传递流体或其他材料;然而，不允许热传递流体 140在内部空间160内流动。
[0090] 体积位移元件150的使用为线性接收器提供了许多优点。例如，在实施方案中，热 传递流体140的流速建立在与在不存在体积位移元件150的情况下原本会使用的质量或体 积流速类似或相同的质量或体积流速下。然而，因为接收管130的体积的一部分被体积位移 元件150占据，所W热传递流体的线性流速高于在不存在体积位移元件150的情况下原本会 使用的线性流速。有利地，由于通过运样的增加的线性流速引起的对流热传递的增加，该增 加的线性流速将导致从接收管130到热传递流体140的改善的热传递。
[0091] 进而，从接收管130到热传递流体140的改善的热传递将导致接收管130的更均匀 的周向溫度分布。例如，在其中只有接收管130的一部分接收来自反射结构的聚焦的太阳能 福射的实施方案中（诸如在其中主要是接收管130的底部接收聚焦的太阳能福射的抛物面 槽式系统中），可能会发生非均匀的周向溫度分布。由此产生的非均匀的周向溫度分布可W 施加导致接收管130弯曲的应力。运些应力由与接收管130的较冷部分相比而言的接收管 130的较热部分的增加的热膨胀引起。通过具有更均匀的周向溫度分布，将发生接收管130 的较少弯曲，从而通过使线性接收器的位置维持在用于接收聚集的太阳能福射的最佳位置 (诸如抛物面槽式接收器的焦点处)导致效率提高。
[0092] 此外，在一些实施方案中，体积位移元件150和内部空间160中的任何内容物的组 合质量小于等同体积的热传递流体140,从而导致与缺少体积位移元件150的线性接收器相 比，系统的质量减少。与缺少体积位移元件150其中下垂将使接收管的部分远离用于接收聚 集的太阳能福射的最佳位置移动的线性接收器相比，运样的质量上的减少将导致接收管 130的较少下垂，并通过使线性接收器的位置维持在用于接收聚集的太阳能福射的最佳位 置(诸如抛物面槽式接收器的焦点处)导致效率提高。
[0093] 此外，在一些实施方案中，热传递流体140可W通过冷却至烙点W下的溫度而冻 结。体积位移元件150可选地为W下能力创造条件:加热冻结的热传递流体140W便使热传 递流体140返回到液体状态的能力。可W通过如下方式提供运样的加热:使溫度在热传递流 体140的烙点W上的第二热传递流体通过内部空间160,或者将电流传送通过体积位移元件 150W通过电阻加热生成热量。
[0094] 此外，对于一些实施方案，体积位移元件150可选地设置有能收缩的几何形状。运 样的配置为从冻结事件恢复提供了优点，诸如W上所述，因为体积位移元件150的能收缩的 几何形状对于适应一旦烙化就会发生的冻结的热传递流体140的体积的任何增加是有益 的，该增加原本会导致接收管130的破裂、变形或损坏。
[00M]通过W下非限制性实施例将进一步理解本发明。
[0096] 实施例1:用于线性菲涅耳收集器的楠圆形接收器
[0097] 线性菲涅耳收集器可W实现非常大的孔径，而不引起相称的风力负荷。虽然运提 供了若干功效，但是大孔径线性菲涅尔设计的一个后果是，接收器变得更大。如果接收器的 横截面是圆形的，类似于抛物面槽式接收器，则接收器的横截面面积随接收器直径的增加 的平方而增长。运进而有若干后果。首先，接收器和流体组合的重量快速增长，从而导致接 收器下垂W及需要包括额外的结构材料。第二，流体线性速度降低，从而导致长的流体传输 时间，运进而又降低收集器场的响应性。
[0098] 第二个问题适用于W烙盐作为工作流体运行的线性菲涅尔收集器。盐可能会冻 结，从而需要冻结恢复。最好的冻结恢复策略是从接收器的内部增加热，因为由于接收器从 壁向内冻结，运是预期冻结盐自由表面的地方。在运个自由表面附近解冻是有利的，因为运 允许有空间用于解冻的盐膨胀，而不会对接收器施加不适当的应力。
[0099] W上观察结果表明，减小接收器周长和承载流体的横截面面积W及提供用于冻结 恢复的中央加热手段是有益的。该实施例提供了实施方案W通过横截面为楠圆形且包含内 部元件的线性菲涅尔收集器来实现运些有益结果。运些内部元件单独地或组合地提供结构 刚度、内部体积位移W及微量加热能力。在该实施例中描述的实施方案利用从线性菲涅尔 收集器阵列反射到接收器上的光的图案来提供具有减小的横截面但仍为光捕获提供适当 目标的接收器。
[0100] 图2B示出一个示例性楠圆形接收器，与图2A中的接收器相比较地示出。图2B中的 楠圆形接收器在竖直方向上保持300mm的尺寸，但在水平方向上具有减小的直径。运种特性 形状与从线性菲涅尔收集器反射的光很好地匹配，运是由于从接收器下面的反光镜反射的 光在近竖直方向上W窄的光束扩展到达，而来自位于收集器边缘的更远的反光镜的光W近 似水平的角度W较宽的光束扩展到达。该接收器为所有的反光镜提供了良好的光学目标， 但减小了接收器的周长和横截面面积。
[0101] 最后，接收器外尺寸的减小受到有效地捕获反射光所需要的最小光学目标大小的 限制。运限制了接收器周长的减小。然而，可W通过包括如图2C所示的内部管来进一步减小 横截面面积。该管使额外的工作流体移动，从而减少了流体成本、接收器内的重量和流体传 输时间。内部管还提供了极好的热微量元件，因为它可W提供管内的热源W从冻结事件恢 复。运是重要的，因为冻结的烙盐在解冻时需要空间来膨胀，W及在盐在接收器壁处开始冻 结并向内传播之后可用的自由表面很可能是在管的内部。热量可W通过使热的流体沿管向 下流动或通过电手段来提供。
[0102] 图2A-2C。注意，图2A、2B和2C所示的尺寸仅是示例，并且不旨在是限制性的。例如， 响应于选择的收集器孔径大小和聚光比，竖直尺寸可W改变，并且水平尺寸可W基于光学 性能优化而改变。同时，内部管的尺寸也可W例如基于总体系统成本优化、流体流动分析、 关于是否包括额外特征W提供接收器内部结构支撑的决定W及制造考虑因素而改变。
[0103] 楠圆形接收器、内部管和内部结构的方面均可选地单独或一起应用。运些方面实 现了减少保持在接收器内的盐的益处，运将进而引起(a)减少的接收器下垂、（b)降低的流 体成本W及(C)减少的流体环路传输时间。此外，楠圆形接收器的表面积也减小，从而导致 (d)降低的热福射损耗W及(e)降低的接收器成本。减少横截面流体面积还实现了减少所需 的集管部分面积的益处，从而导致(f)减少的集流管成本W及(g)流体成本的进一步减少。
[0104] 实施例2:具有减少的周向溫度分布的太阳能接收器
[0105] 传统构造。接收管的传统构造具有嵌套在玻璃套管内的吸收管。热传递流体化TF) 流过吸收管，真空被保持在玻璃套管与吸收管之间。图3示出了运种构造。
[0106] 替代构造。在该实施例中描述的替代构造使用插入吸收管内的第二较小管来产生 用于HTF通过的环形横截面。HTF不流过内部管。内部管可选地允许次流体在其内流动，但在 一些实施方案中，在内部管内没有次流体流动。图4示出了一个替代构造实施方案。
[0107] 周向溫度分布。替代横截面面积（图4中的面积2)是比传统构造(图3中的面积1)更 小的面积。对于在相同的运行溫度下的相同质量或体积流速，在该实施例中描述的替代构 造的环中的流动速度更快，运是因为该实施例使相同量（质量/体积）的HTF通过更小的面 积。更快的流体速度增加了从吸收管壁到HTF的对流热传递。
[0108] 由于某些抛物面槽式收集器实施方案的光学器件，聚焦的光仅照射接收器的一 侦U。由于接收器不被均匀地照射，被照射的侧显著热于未被照射的侧。运造成吸收管上的非 均匀的周向溫度分布。增加的对流热传递减小了接收器的被照射的侧与未被照射的侧之间 的溫差。
[0109] 由于管材料不均匀地膨胀，非均匀的周向溫度分布还引起吸收管中的弯曲。该弯 曲可足够显著W致导致吸收管故障。通过减小接收器的被照射的侧与未被照射的侧之间的 溫差，减少了接收器中的弯曲。
[0110] 描述HTF速度与由此产生的周向溫度分布之间的关系W及与周向溫度分布相关联 的弯曲和应力的建模结果在下面在实施例4中进行描述，并且还可W在论文"Modeling and Analysis of Stress in High Temperature Molten Salt Trough Receivers''， SolarPACES 2013 Jnergy Procedia(印刷中）中找到，在此通过引用将该论文的整体并入。
[0111] 冻结恢复。接收管的一些应用利用了具有如果运行溫度下降到冻结点W下则在吸 收管中冻结的潜能的HTF。内部管可W通过使受热流体流过内部管而使冻结的HTF解冻来促 进冻结恢复。
[0112] 内部管的能收缩的几何形状。吸收管中使用的大多数HTF在冻结时会收缩。当HTF 解冻时，流体将膨胀。如果没有空间用于HTF膨胀进入其中，吸收管将会由于产生的极端压 力而破裂。为了允许膨胀，内部管可被制造成具有根据需要允许环中的体积膨胀的能收缩 的几何形状。能收缩的几何形状可选地包括特征诸如回旋和/或膜片。
[0113] 减少盐体积。由于内部管减小了 HTF流过的横截面面积，接收器内的HTF的总体积 减小。当使用烙盐时，运变得显著，因为烙盐比其他HTF密度更大。肌F的重量由吸收管支承， 并导致该管弯曲。弯曲导致吸收管的一部分移出焦点之外。运降低了性能。通过最小化弯 曲，性能可W得到保持。
[0114] 悬架。在实施方案中，内部管与吸收管同屯、。为了实现运一点，需要某种形式的悬 架W将内部管定位。一个选项是5角弹黃。该弹黃的每个腿包括两个薄元件，所述两个薄元 件在吸收管的内壁上的一个点处相交。腿附接到内部管。腿可W晓曲，使得腿与吸收壁紧密 接触，并且所述晓曲还允许内部管被安装到吸收管中。在图5中示出运个选项。
[0115] 另一个选项是使用3个腿的=脚架来定位内部管。=脚架附接到内部管，并且腿是 刚性的。在图6中示出该选项。为了方便将内部管插入吸收管，腿可选地被制造成使得端部 与吸收管的内壁之间存在间隙。
[0116] 实施例3: W嵌套的内部管为特色的太阳能接收器
[0117] 嵌套和结合。在运个实施例中，提供了内部管的嵌套，使得内部管与吸收件同屯、。 该嵌套在图7中示出。
[0118] 如果需要结合相邻的内部管，可W将内部管的端部滑出超出吸收管的边缘W提供 对用于焊接的接头的访问。一旦完成焊接，相邻的吸收管就可一起滑动并紧密结合。运在图 8中示出。
[0119] 替代地，如果不需要结合内部管，则将每个单独的内部管的端部用帽盖住。帽防止 HTF流过内部管。帽在图9中示出。如果将内部管用来传递电流用于阻抗加热，则安装桥W将 相邻的内部管电气连接。桥在图10中示出。
[0120] 太阳能收集器组件接头的端部。如果将沿太阳能收集器组件(SCA)的内部管如图7 所示地连接，在SCA的端部，内部管必须通过吸收管。在SCA的端部的吸收管配备有弯头。弯 头具有桐，使得内部管的直线段可W通过。该配置在图11中示出。
[0121] 流动素流器。可选地为内部管配备引起HTF的素流的特征。一种可能性为使用垂直 于内部管的轴线并垂直于HTF的流动的圆柱形销。素流将改善从吸收壁到HTF的热传递。结 果是，将减少周向溫度分布。素流器在图12中示出。
[0122] 实施例4:高溫烙盐槽式接收器中的应力建模与分析
[0123] 该实施例研究了在425°C W上的溫度下运行的抛物面槽式接收器中出现的应力和 变形。在运样的溫度下运行允许直接的烙盐存储W及从热能到电能的更高效率转化。然而， 在运样的溫度下，接收器构造中使用的典型的不诱钢容易遭受碳化铭沉淀。在已经出现沉 淀之后，钢易雙到晶间腐
[0124] 蚀，并且钢的疲劳强度降低。腐蚀增加了接收器壁中的应力，并且降低的疲劳强度 使发生故障处的极限应力下降。该实施例描述了运些应力的分析结果W及在运样的运行溫 度下接收器材料的评估结果。该实施例显示，抛物面槽式接收器可W被设计W减轻碳化铭 沉淀的负面影响，并在425°C W上运行而没有过早失效的风险。
[0125] 介绍和背景。烙盐操作允许聚集太阳能发电（CSP)抛物面槽在更高的运行溫度下 运行，并促进直接的烙盐存储。在运个分析中对在较高溫度下接收器的使用寿命进行了研 究。对于此处描述的运行条件，该分析表明接收器具有足够的使用寿命。
[0126] 抛物面槽的热接收器中所使用的主要钢合金是AISI 300系列不诱钢。运一系列不 诱钢在升高的溫度下表现出良好的耐腐蚀性和强度。为钢提供其耐腐蚀性的合金元素是 铭。只要铭的浓度不降到12% W下，钢将保持耐腐蚀性。在425°C与870°C之间，铭W碳化铭 的形式沉淀到不诱钢的晶界中。碳化铭沉淀耗尽铭晶界附近的材料。运使得不诱钢易受晶 间腐蚀的影响。随着时间的推移，晶间腐蚀将减小接收器壁的厚度，从而增加来自运行载荷 的局部应力。在425°C与870°C之间运行还降低不诱钢的疲劳强度。
[0127] 由烙盐压力和接收器的不均匀加热引起运行应力。压力引起的应力是很好理解 的，但不均匀加热引起的应力较难量化。接收器在面向槽的部分上比背向槽的部分经受更 高的通量浓度。具有较高通量的接收器的部分处于较高溫度下，并且比背离槽的部分膨胀 得更多。不均匀膨胀导致弯曲W及接收器支撑件附近高的点应力，在所述高的点应力处抵 抗弯曲。
[0128] 为评估不均匀加热产生的压力，进行了=部分的分析。首先，确定接收器上的通量 分布。根据通量分布，从已知的热传递行为得到产生的溫度分布。然后将产生的溫度分布纳 入接收器的有限元分析(FEA) W确定接收器上的应力。在图13和图14中示出了用于分析的 参考坐标系，图13描述了槽的3维坐标系，图14描绘了接收器的角位置坐标系。
[0129] 建模中所用的烙盐是具有60%化N03和40 %KW)3的太阳能二元盐。可W在Solar F*ower Tower Design Basis Document,Zavoico,A.B.,SAND2001-2100,Alb叫uerque,NI: Sandia National Laboratories,2001 中找到运种盐的属性。
[0130] 命名:r，接收器上的半径；d)，接收器上的角位置;k，热传导率;(i，控制体积吸收的 热量;如，沿r的通量;如，沿d)的通量。
[0131] 接收器上的通量。可W从使用射线追踪程序或分析方法来确定接收器上的通量。 一些可用的射线追踪程序包括So 口 race和ASAP。对于运个实施例，构建了分析模型并将该 分析模型与So 口 race结果相比较。该模型假定，可W用标准偏差为5mrad的高斯分布来表征 光学误差。太阳的形状也被包括在内并且基于公布的轮廓。将收集器的边界角(rim angle) 固定在82.5°并且聚光比在60到120的范围内变化。在图15中示出了产生的通量分布，图15 提供了不同聚光比下接收器上的单位通量分布。
[0132] 所示的通量是归一化的，使得接收器上的总通量（即曲线下方的区域)等于Inf2W 允许对任何槽的孔径宽度和直射福射强度(DNI)的分布进行调节。
[0133] 接收器溫度分布。一旦确定了通量，则可W建立接收器壁的周向溫度分布。一些W 前的建模工作仅考虑了沿接收器长度的溫度分布而没有考虑周向溫度分布。为确定周向分 布，开发下有胞差A檀巧。核檀巧其干拌而聲标中的撤尊击，
[0134]
[0135] 通过假设Z方向（沿接收器的轴线）上的热传递是不显著的来简化该模型。基于运 个假设，将Z方向上的热传递设置为零并且将等式简化为W下等式：
[0136]
[0137]
[013 引
[0139] 并且其中在图16中示出了差分控制体积。
[0140] 在烙盐和接收器的内壁之间发生对流。在内接收器壁和外接收器壁之间，热传递 是W传导的形式进行。将外接收器壁和玻璃套管之间的热传递建模为福射。在接收器和玻 璃套管之间存在高度真空；因此，忽略传导和对流。最后，传导和对流都发生在玻璃套管和 周围空气之间。
[0141] 该模型进行迭代计算，直到所有差分控制体积中的溫度变化变成零。周向溫度分 布是流速、烙盐溫度W及直射福射强度(DNI)的函数。图17A和图17B示出了在所示的各种流 速和烙盐溫度下，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。具体地，图17A示出对于DNI = lOOOW/m2、接收器外径=90mm、聚光比=80A W及流体溫 度= 500°C为烙盐流速的函数的接收器壁溫度;并且图17B示出对于DNI = 1000W/m2、接收器 外径= 90mm、聚光比= SOAW及流速= 8kg/s为烙盐溫度的函数的（与壁最低溫度的）接收 器壁溫差。尽管较低的流体溫度产生圆周周围的稍微较大的溫差时，但平均壁溫度随着较 高溫度的烙盐而较高。在较高的溫度下不诱钢的强度降低；因此，在该实施例中的模型结果 是针对较高溫度的烙盐呈现的。接收器的位移或弯曲的大小与最高溫度和最低溫度之间的 差成正比。该差随着流速减小而增大。在图18中针对多个聚光比示出运一点，图18针对四个 聚光比提供为流速的函数的接收器壁周向溫差。
[0142] 如W下描述的，应力和应变的大小与接收器的圆周周围的最高溫度和最低溫度之 间的差成正比。该差随着流速的减小而增大。在图18中针对多个聚光比示出了运一点。
[0143] 接收器FEA模型。Soli抓orks仿真用于进行有限元分析(FEA) W对接收器中的应力 建模。将接收器建模为具有壁的圆管，该圆管被表示为2维壳体。在模型中包括槽式接收器 支撑件W提供机械边界约束，并且该支撑件不允许该支撑件处的旋转。一个支撑件不允许 平移，而第二支撑件仅允许沿接收器轴线的平移。该平移能适应当接收器平均溫度从环境 溫度上升到工作溫度时发生的净热膨胀。接收器和槽式接收器支撑件在图19A中示出。图 19A还示出了接收器中峰值应力的位置。
[0144] 图19B示出最大应力与接收器的热侧和冷侧之间的溫差具有线性关系。应变也是 所关屯、的。图20针对四个接收器壁厚示出为接收器壁溫差的函数的接收器承受的最大应 变。
[0145] 接收器使用寿命。用于制造接收器的吸收元件的主要材料是AISI 300系列不诱 钢。由于该系列钢的耐腐蚀性和相对低的成本而选择该系列钢。在425°C与870°C之间的溫 度下，该300系列材料将经历碳化铭沉淀。如在AISI 316L(UNS S31603)不诱钢中一样，可通 过减少钢中的碳浓度来使沉淀最小化。作为替代，可W增加另外的合金元素，该另外的合金 元素将形成其他碳化物(而非碳化铭）。在AISI 316TKUNS S31635)不诱钢和AISI 32UUNS S32100)不诱钢中，铁用于该目的。
[0146] 已经进行了研究W评估各种300系列不诱钢的腐蚀率。AISI 321不诱钢在二元太 阳能盐中的腐蚀率为12.3mg/cm2-yr。将该腐蚀率外推30年，接收器壁将变薄0.5mm。第二个 研究发现，AISI 316不诱钢在二元盐中的腐蚀率为10.2mg/cm2-yr。再次，将该腐蚀率外推 30年，接收器壁厚将减小0.4mm。厚度的减小将增大接收器壁中的应力。
[0147] 碳化铭沉淀还降低300系列不诱钢的疲劳强度。ASM手册将AISI 316不诱钢的容许 应变定义为在不超过510°C的溫度下对于1，000,000个循环为7 X 1(T4。将该容许应变与图20 中所示的结果相结合，给出了对于给定的壁厚在正常运行条件期间的最大接收器壁溫差。 图21中不出了该结果。
[0148] 普遍的收集器环路用于评估正常运行条件是否将导致接收器失效。使用了 W下参 数:接收器尺寸=90mm外径X 3mm壁厚X 4.7m长度;流体出口溫度=500°C ;使用寿命=30 年;接收器材料=AISI 316不诱钢;收集器热效率= 70%;DNI = 1000W/m2;二元太阳能盐； 每个环路的太阳能收集器阵列(SCA)数=6个SCA;每个SCA的接收器数=24个接收器。
[0149] W上参数还用于确定维持给定的入口溫度和出口溫度所需的流速。在图22A中示 出运些结果。然后将流速用于使用图18中所示的关系来确定周向溫差。然后基于溫差根据 图20计算应变。在图22B中示出结果。计算的应变在7 Xicr4的最大值W下，该最大值在 Elevated-Temperature Properties of Stainless Steels中给出。
[0150] 然后，将每个环路的太阳能收集器阵列数减小到一个W说明当烙盐通过每个接收 器时非常大的溫度增加的影响。在图23中示出运些结果。对于高聚光比和每个接收器的溫 度上升，最大应变不超过7 X 1(T4的最大值。
[0151] 对于具有80A的聚光比的抛物面槽、小于1(TC的每个接收器的溫度上升W及不超 过510°C的烙盐溫度，具有3mm壁厚的90mm直径的接收器将提供超过30年的使用寿命。
[0152] 还需要额外的分析W验证接收器针对特殊运行条件的适当性。例如，在填充期间， 烙盐造成周向溫差。可W通过接收器预热来充分地减小该影响，特别是如果盐溫度与壁溫 度之间的差小于5(TC的话。接收器中盐的冻结和解冻也可W施加能使接收器破裂的非常高 的应力。在该分析中不评估运些压力。
[0153] 该分析表明，如此处描述的运行在高溫下的AISI 300系列烙盐接收器具有足够的 使用寿命。
[0154] 实施例5:传热系数关系
[0155] 运个实施例描述了在线性聚集太阳能集热系统中支配热传递流体化TF)的流动的 各种属性、特征、几何形状和尺寸之间的关系。
[0156] 质量流速M和体积流速具有W下关系：
[0157]
[0158] 体积流速和流体速度具有W下关系：
[0159] (
[0160] 其中，
[0161] V = HTF 速度
[0162] A =流动横截面
[0163] 将运个关系代入质量流关系得出：
[0164] (；
[0165] 该关系显示，对于相同的质量流速，在包括体积位移的线性接收器中的环形流将 具有较快的流体速度，因为该接收器比没有体积位移的线性接收器具有更小的面积。累送 损失与流体速度成正比。运意味着，对于相同的流速，环形流将具有按比例更高的累送损 失。
[0166] 对于合理的流速，流动将总是素流的。因此，可W在Nusselt数(Nu)与Reynolds数 之间使用W下关系：
[0167] (4) NuKRe°'8
[0168] Reynolds数由下式给出：
[0169] (5
[0170] 其中，
[0171] P = HTF 密度
[0172] D =流动的特征尺寸
[0173] y = HTF动态粘度
[0174] Nusselt数由下式给出：
[0175] (6)
[0176] 其中，
[0177] h = HTF对流传热系数
[017引 k = HTF导热系数
[0179] 运产生W下关系：
[0180] Ct
[0181] 可W将该关系重新整理为W下关系：
[0182] (5
[0183] 给定质量流速，速度具有W下关系：
[0184] (9；
[0185] 其 V，
[0186] 化二接收管的直径
[0187] 化二内部管的直径
[0188] 由W下关系给出流动的特征尺寸：
[0189] (10) D 二化-化
[0190] 将这些关系代入我们的函数得到：
[0191] (
[0192] > ^是恒定的，并且因此：
[0193] (
[0194] 参考文献
[01 巧]美国专利申请公开号2009/0293866、2013/0220310、2013/0276775、2013/ 0319501。
[0196] Black,J.T?,Ronald A.Kohser和E.Paul DeGarmo.DeGarmo'S Materials and Processes in Manufacturing.Hoboken,NJ:Wiley,2008〇
[0197] Breault Research Organization . ASAP .n.d. http ://www.breault. com/ software/asap .php(2013年5月 17 日访问）。
[0198] Elevated-Temperature Properties of Stainless Steels.Vol. I , in Properties and Selection: Irons，Steels,and High Performance AlIoys,p.930- 949.ASM International,1990。
[0199] Forristall，民.Heat Transfer Analysis and Modeling of a Parabolic Trough Solar Receiver Implemented in Engineering Equation Solver.Technical 民eport,Golden,CO:National 民enewable Energy Laboratory,2003〇
[0200] Goods，S.H.，R.W.Bradshaw，M?R?Prairie和J?M.Chavez.Corrosion of Stainless and Carbon Steels in Molten Mixtures of Industrial Nitrates.民ep.no.SAND94-821I,Albuquerque，NM:Sandia National Laboratories，1994。
[0201] High Temperature Characteristics of Stainless Steels.A Designers' Handbook Series No.9004,American Iron and Steel Institute,2011〇
[0202] Incropera,Frank P.,David P.DeWit. Introduction to Heat Transfer.New York:Wiley，1996。
[0203] Kruizenga,A.M.和D.D.Gill."Material Performance of Alloys in 化N03/ KN03at 600C."ECS. Honolulu，HI:SAND2012-8621P，2012。
[0204] National Renewable Energy Labratory.SolTrace Optical Modelling Software.n.d. http://www.nrel.gov/csp/soltrace/(2013年5月17日访问）。
[0205] Rabl,Ari.Active Solar Collectors and Their Application.New York: Oxford University Press,1985。
[0206] Zavoico,A.B.Solar Power Tower Design Basis Document.SAND2001-2100, Albuquerque,NI:Sandia National Laboratories,2001。
[0207] ht1:p://www. schott. com/csp/media/lmg/csp-receiver. _jpg,2013年12月30 日检 索。
[0208] http://www.us.schott.com/csp/english/schott-solar-ptr-70- receivers .html ,2013年12月30 日检索。
[0209] 关于通过引用的纳入和变化的陈述
[0210] 在本申请全文中的所有参考文献一一例如，专利文献(包括颁布的或授权的专利 或等同物、专利申请公布文献），W及非专利文献文件或其他源材料一一在此通过引用被整 体并入本文，如同运些参考文献通过引用被分别并入，只要每篇参考文献与本申请中的公 开内容至少部分地一致(例如，一篇部分不一致的参考文献通过引用被并入，但该参考文献 的该部分不一致的部分除外）。
[0211] 说明书中提到的所有专利和公布文献指示本发明所设及领域的技术人员的技术 水平。将本文引用的参考文献通过引用整体并入本文W表明现有技术(在一些情况下是截 止到参考文献的申请日的现有技术），并且旨在如果需要，可W在本文中采用该信息W排除 (例如，不要求保护)现有技术中的具体的实施方案。例如，当要求保护一种复合物时，应当 理解的是，并非旨在将现有技术中已知的复合物(包括本文公开的参考文献中（特别是在引 用的专利文献中）所公开的某些复合物)包括在权利要求中。
[0212] 在本文中公开一组替代物时，应理解的是，单独公开了所述组和所有子组的所有 单个成员W及可W使用该替代物形成的类。当本文中使用马库什(Markush)组或其他分组 时，旨在该组的所有单个成员W及该组可能的所有组合和子组合被分别地包括在本公开内 容中。如本文中所使用的，"和/或"意味着，一个清单中的由"和/或"分开的项中的一个、所 有或其任意组合被包括在该清单中；例如，"1、2和/或3"相当于1'或'2'或'3'或' 1和2'或 '1和3'或'2和3'或'1、2和3'"。
[0213] 除非另作说明，可W使用所描述或所例示的部件的每种配方或组合来实施本发 明。材料的具体名称旨在是示例性的，因为已知本领域普通技术人员可W不同地命名相同 的材料。本领域的普通技术人员应认识到，在不依靠不适度的实验的情况下，可W在本发明 的实践中采用与具体例示的方法、装置元件、原料W及综合方法不同的方法、装置元件、原 料W及综合方法。任何运样的方法、装置元件、原料W及综合方法的所有已知技术的功能等 同物旨在被包括于本发明中。每当在本说明书中给定一个范围例如溫度范围、时间范围或 组成范围时，旨在给定的范围中所包括的所有中间范围和子范围W及所有单个的值被包括 在本公开内容中。
[0214] 如本文中所使用的，"包括（compr i S ing )"与"包括（including)"、"包含 (containing)"或"特征在于(characterized by)"是同义词，并且是包容的或开放式的，并 且不排除另外的、未列举的要素或方法步骤。如本文中所使用的，"由…组成（consisting OfT不包括权利要求要素中未指定的任何要素、步骤或组成部分。如本文中所使用的，"主 要由…组成（consisting essentially ofr不排除实质上不影响权利要求的基本特征和 创新特征的材料或步骤。在本文中对术语"包括(comprising)"的任何叙述(特别是在组成 成分的描述中或在装置元件的描述中）应被理解为囊括主要由所列举的成分或元件组成的 那些组成和方法W及由所列举的成分或元件组成的那些组成和方法。可W在缺少本文中未 具体公开的任何一个或多个元件、一个或多个限制的情况下实施本文中适当地示例性描述 的发明。
[0215]已采用的术语和表达用作描述性术语而非限制性术语，并且在运样的术语和表达 的使用中，不旨在将所示出的和所描述的特征的任何等同物或该特征的部分排除在外，而 是应认识到，在要求保护的发明的范围内可W进行各种修改。因此，应当理解的是，尽管已 经通过优选的实施方案和可选的特征具体地公开了本发明，但本领域技术人员可W采用本 文中公开的概念的修改和变化，并且运样的修改和变化应当被认为在如所附权利要求限定 的本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种用于聚集太阳能收集器的线性接收器，所述接收器包括： 线性太阳能辐射吸收元件，所述线性太阳能辐射吸收元件沿第一长度延伸，其中，所述 线性太阳能辐射吸收元件包括具有第一内部体积的中空结构和用于吸收入射的或反射的 太阳能辐射的外表面； 线性体积位移元件，所述线性体积位移元件被安置在所述线性太阳能辐射吸收元件内 并且沿所述线性太阳能辐射吸收元件的所述第一长度的至少一部分延伸，其中，所述第一 内部体积包括被所述线性体积位移元件占据的第二体积和未被所述线性体积位移元件占 据的第三体积，并且其中所述第二体积占据所述第一内部体积的大于15%的百分比；以及 第一热传递流体，所述第一热传递流体被设置在所述线性太阳能辐射吸收元件的所述 第三体积内，其中，所述第一热传递流体在所述线性太阳能辐射吸收元件内以第一流速流 动并且不在所述第二体积内流动。2. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述第二体积占据所述第一内部体积的选 自15%至90%的范围的百分比。3. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件沿所述第一长度的 选自50%至100%的范围的百分比延伸。4. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件包括实心结构或中 空结构。5. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件包括导电材料。6. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件具有选自由圆形、 卵形、椭圆形、矩形和正方形组成的组中的横截面形状。7. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件被同心地安置在所 述线性太阳能福射吸收元件内。8. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件包括两个或更多个 线性体积位移元件。9. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件具有的总体密度小 于所述第一热传递流体的密度。10. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件包括圆柱形管或 实心结构。11. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件包括第二中空结 构。12. 根据权利要求11所述的线性接收器，其中，所述第二中空结构具有的壁厚是所述第 二中空结构的直径的选自1 %至4 0 %的范围的百分比。13. 根据权利要求11所述的线性接收器，进一步包括设置在所述第二中空结构内的第 二热传递流体。14. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性体积位移元件包括能收缩的几 何形状。15. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性太阳能辐射吸收元件包括圆柱 形管。16. 根据权利要求1所述的线性接收器，其中，所述线性太阳能辐射吸收元件具有选自 由圆形、卵形、椭圆形、矩形和正方形组成的组中的横截面形状。17. 根据权利要求1所述的线性接收器，进一步包括安置在所述第三体积内的一个或多 个紊流器。18. 根据权利要求1所述的线性接收器，进一步包括中空玻璃结构，其中，所述线性太阳 能辐射吸收元件被安置在所述中空玻璃结构内。19. 一种太阳能收集器，包括根据权利要求1所述的线性接收器。20. 根据权利要求19所述的太阳能收集器，其中，所述太阳能收集器包括被安置以将入 射的太阳能辐射反射到所述线性接收器上的线性聚集太阳能收集器、反射抛物面槽式太阳 能收集器或反射线性菲涅尔太阳能收集器。21. -种收集聚集的太阳能辐射的方法，所述方法包括以下步骤： 设置沿第一长度延伸的线性太阳能辐射吸收元件，其中，所述线性太阳能辐射吸收元 件包括具有第一内部体积的中空结构和用于吸收入射的或反射的太阳能辐射的外表面； 在所述线性太阳能辐射吸收元件内设置线性体积位移元件，所述线性体积位移元件沿 所述线性太阳能辐射吸收元件的第一长度的至少一部分延伸，其中，所述第一内部体积包 括被所述线性体积位移元件占据的第二体积和未被所述线性体积位移元件占据的第三体 积，并且其中所述第二体积占据所述第一内部体积的大于15%的百分比；以及 使第一热传递流体在所述线性太阳能辐射吸收元件的所述第三体积内流动，其中，所 述第一热传递流体以第一流速在所述线性太阳能辐射吸收元件内流动并且不在所述第二 体积内流动；以及 将所述线性太阳能辐射吸收元件暴露于聚集的太阳能辐射，其中，所述第一流速足以 维持所述线性太阳能辐射吸收元件的最大周向温差以实现所述线性太阳能辐射吸收元件 中的目标量的弯曲、应力和/或应变。22. -种制造聚集太阳能收集器的方法，所述方法包括以下步骤： 设置沿第一长度延伸的线性太阳能辐射吸收元件，其中，所述线性太阳能辐射吸收元 件包括具有第一内部体积的中空结构和用于吸收入射的或反射的太阳能辐射的外表面； 在所述线性太阳能辐射吸收元件内设置线性体积位移元件，所述线性体积位移元件沿 所述线性太阳能辐射吸收元件的所述第一长度的至少一部分延伸，其中，所述第一内部体 积包括被所述线性体积位移元件占据的第二体积和未被所述线性体积位移元件占据的第 三体积，并且其中所述第二体积占据所述第一内部体积的大于15 %的百分比； 使第一热传递流体以第一流速在所述第三体积内在所述线性太阳能辐射吸收元件的 内表面与所述线性体积位移元件之间流动，其中，所述第一热传递流体不在所述第二体积 内流动；以及 将所述线性接收器安置在一个位置以从一个或多个反射表面接收聚集的太阳能辐射。23. 根据权利要求22所述的方法，其中所述一个或多个反射表面包括一个或多个抛物 面槽式反光镜或线性菲涅尔太阳能收集器的一个或多个反光镜。
【文档编号】F24J2/04GK106030218SQ201580003890
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年1月5日
【发明人】诺兰·意尔乔, 大卫·怀特, 伦道夫·卡尔·布洛斯特
【申请人】天空燃料有限公司