太陽能接收器的制造方法
【專利摘要】一種太陽能接收器包括面板，所述面板具有石墨堆芯；包圍石墨堆芯的大致氣密外殼；包括熱交換管的熱交換器；熱交換器入口以及熱交換器出口。所述熱交換管至少部分嵌入所述石墨堆芯內(nèi)，并且所述熱交換器入口以及熱交換器出口延伸穿過所述外殼。在所述熱交換器入口以及熱交換器出口周圍密封所述外殼。一種制造太陽能接收器的方法包括：a)制造具有蛇形線圈形狀的熱交換器；b)在熱交換器的單獨線圈之間插入刻槽石墨板以形成石墨堆芯，使得所述線圈包含在凹槽內(nèi)；c)將所述石墨和熱交換器插入外殼內(nèi)；以及d)在所述入口和出口周圍密封所述外殼并且密封開口，其中，所述入口和出口穿過所外殼。
【專利說明】太陽能接收器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，并且尤其涉及用于收集太陽能作為熱量并且儲存熱量的裝置，據(jù)此，該裝置的使用不與太陽光的可用性直接相聯(lián)系。

【背景技術(shù)】
[0002]在世界各地，人們越來越意識到需要減少對化石燃料的依賴，并且增加使用可再生能源。在可預(yù)見的未來有效地?zé)o限制的一種主要可再生能源是太陽能，然而，太陽能具有在晚上以及在陰天不能使用的缺點，且因此，如果它們作為能源而成為化石燃料的可行代替物，那么轉(zhuǎn)換系統(tǒng)需要包括某種形式的能量儲存。
[0003]現(xiàn)有太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)分為幾類:
[0004]I)光伏(PV)系統(tǒng)，其中，將太陽能吸入將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電力的材料內(nèi)；
[0005]2)聚光太陽能發(fā)電(CSP)，其中，太陽能用于將流體加熱，并且加熱的流體用于直接或間接驅(qū)動機械裝置(例如，渦輪機)來將熱能轉(zhuǎn)換成電能。
[0006]為了能夠?qū)⑻栞椛溆米鳠崃ρh(huán)的熱量以產(chǎn)生生產(chǎn)用蒸汽或電力，在太陽輻射以太低的密度到達地球從而不能直接產(chǎn)生這種溫度時，必須首先聚集以便實現(xiàn)更高的溫度。正在開發(fā)各種技術(shù)以用于CSP系統(tǒng)中，包括:
[0007]?槽式以及“菲涅耳”型線性收集器系統(tǒng)，其包括細長型反射器以及沿著該反射器的焦點運行的管道的一個收集管或組件。這個(這些)管道包含流體，將該流體加熱并隨后抽運給熱力引擎(例如，渦輪機)；
[0008].塔式系統(tǒng)，這些塔式系統(tǒng)從大量反射鏡中收集聚集到目標中的太陽能，這些反射鏡跟蹤太陽并且使大量圖像在一個收集點(定日鏡)處聚焦，其中，所實現(xiàn)的高溫用于使傳輸給熱力引擎(例如，渦輪機)的流體加熱。塔式系統(tǒng)可包括獨塔和多塔設(shè)置；
[0009].盤式/引擎系統(tǒng)，其中，將小型熱力引擎放在拋物面盤的焦點處并且由聚集的太陽能直接驅(qū)動。
[0010]在這類塔式系統(tǒng)內(nèi)，已經(jīng)表現(xiàn)出希望的一種設(shè)置是將石墨主體用作太陽能接收器，熱交換管嵌入該接收器內(nèi)，其中，用于驅(qū)動引擎(例如，渦輪機)的熱交換流體由儲存在石墨主體內(nèi)的熱能直接加熱。這種系統(tǒng)處于萌芽階段，并且現(xiàn)有配置具有早期技術(shù)典型的各種缺點，包括高制造成本和結(jié)構(gòu)完整性問題。尤其地，現(xiàn)有的設(shè)計(或者至少表現(xiàn)出實用的那些設(shè)計)包括氣密容納外殼，該外殼包圍組件的大部分剩余部分，并且該設(shè)計對接收器的制造進行了限制，例如:
[0011]如果接收器具有實現(xiàn)合理效率和成本效率的尺寸，那么必須在現(xiàn)場或者在近場完全組裝和測試接收器(通常通過外包子組件)。由于外殼具有氣密的性質(zhì)，所以該組裝操作并非微不足道，并且大幅增大了制造費用；
[0012]如果預(yù)期在遠離安裝地點的位置進行裝配，那么接收器的總尺寸由道路運輸限制進行限制，并且甚至通過現(xiàn)場裝配，限制了能夠容易輸送的子組件的尺寸；
[0013]石墨和熱交換管成本僅僅等于接收器的總成本的45 %。其他主要成本與容納外殼和其他結(jié)構(gòu)項目16% (絕熱10% )(其中的7%用于保護基底結(jié)構(gòu)的屏障)相關(guān)；
[0014]該設(shè)計需要很多子組件，并且所產(chǎn)生的供應(yīng)鏈具有很多供應(yīng)商；
[0015]需要輸送未組裝的部件并且在現(xiàn)場組裝部件，這使其較為昂貴?；蛘撸绻诔杀旧喜⒎遣豢赡懿⑶也唤?，那么難以輸送組裝的單元；
[0016]現(xiàn)有接收器限制具有有限的可伸縮性選項(無需完全重新設(shè)計)，且因此有效地固定外部尺寸、石墨質(zhì)量以及潛在的功率處理能力；
[0017]在塔上安裝之前，在現(xiàn)場制備接收器耗費時間；
[0018]由于對設(shè)計的限制不允許最大化使用標準制造尺寸的石墨塊，所以由輸送限制對接收器設(shè)計施加的尺寸限制將在先前設(shè)計中的石墨的使用限制為最多70%到75%。
[0019]在該說明書中，除非另有規(guī)定，否則太陽能接收器的面板在垂直方向?qū)⒚枋鰹榫哂写怪眰?cè)壁，至少一個側(cè)壁是太陽能接收壁部。面板及其元件將描述為具有頂部和底部以及相對于垂直側(cè)壁的兩個端部，并且將包括頂部和底部壁以及端壁，然而，可在其他方向上使用面板，例如，在側(cè)壁可位于頂部并且頂壁可位于側(cè)邊的水平方向上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]根據(jù)一個方面，本發(fā)明目的在于太陽能接收器，該太陽能接收器包括面板，所述面板具有石墨堆芯；包圍石墨堆芯的大致氣密外殼；包括熱交換管的熱交換器，所述熱交換器包括熱交換器入口以及熱交換器出口，所述熱交換管至少部分嵌入所述石墨堆芯內(nèi)，所述熱交換器入口以及熱交換器出口延伸穿過所述外殼，并且在所述熱交換器入口以及熱交換器出口周圍密封所述外殼。
[0021]根據(jù)第二方面，本發(fā)明目的在于一種制造太陽能接收器的方法，所述太陽能接收器包括面板，所述面板包括石墨堆芯；包圍石墨堆芯的大致氣密外殼；包括熱交換管的熱交換器，所述熱交換器包括熱交換器入口以及熱交換器出口，所述熱交換管至少部分嵌入所述石墨堆芯內(nèi)，所述熱交換器入口以及熱交換器出口延伸穿過所述外殼，并且在所述熱交換器入口以及熱交換器出口周圍密封所述外殼，所述方法包括:
[0022]a)制造具有蛇形線圈形狀的熱交換器；
[0023]b)在熱交換器的單獨線圈之間插入刻槽石墨板，以形成石墨堆芯，以便所述線圈包含在凹槽內(nèi)；
[0024]c)將所述石墨和熱交換器插入外殼內(nèi)；以及
[0025]d)密封所述外殼。
[0026]熱交換器可進一步包括還延伸穿過外殼的熱交換器排液管(drain)，并且在所述熱交換器排液管周圍密封所述外殼。
[0027]熱交換器排液管還可用作入口 /出口，以便僅一個其他入口 /出口需要穿過外殼壁部。根據(jù)在太陽能接收器安裝中的面板的位置，工作流體可在任一個方向在入口 /出口之間穿過。
[0028]排液管可被配置為還用作熱交換器的入口，并且出口可位于接收器的頂部，以便通過面板的工作流體通過面板從底部流動到頂部。
[0029]外殼可具有兩個隔開的側(cè)壁，其由一個或多個額外壁部在其外圍周圍連接在一起，以便形成封閉的容器。所述一個或多個額外壁部中的一個或一部分是形成外殼的基底的底壁，并且在一個實施方式中，所述石墨堆芯與基底以及所述外殼的兩個側(cè)壁中的至少一個進行熱連通。所述外殼的至少兩個壁部可與所述石墨堆芯進行熱連通。通過使單塊壁部材料彎曲成具有彎曲部分的“U”形，還可形成所述外殼的底壁，其中，所述底壁轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^一個彎曲部分與其連接的每個側(cè)壁。在底壁的邊緣的彎曲部分減小了在外殼壁部中的應(yīng)力，允許使用更輕的壁部結(jié)構(gòu)，并且在基底壁部中不需要進一步結(jié)構(gòu)支撐。外殼的壁部可由253MA奧氏體不銹鋼或者任何其他高溫導(dǎo)熱材料(例如，800H或因科鎳合金)制成，這些材料制成為光面2B類型。根據(jù)在最終的接收器配置內(nèi)的表面的位置以及安裝的地理位置，一些表面可具有特定的熱發(fā)射，而其他表面可具有特定的熱吸收，以便增強性能。可應(yīng)用表面處理劑或表面涂層，以便在0.2-1.0的范圍內(nèi)實現(xiàn)特定發(fā)射率。例如，如果一些表面需要發(fā)射，那么可使這些表面保持天然(特定發(fā)射率0.7)，或者拋光(特定發(fā)射率0.2-0.3)，或者可涂覆或者表面處理這些表面，以便實現(xiàn)在0.3-0.8范圍內(nèi)的特定發(fā)射率，而可涂覆或者表面處理需要高度熱吸收的其他表面，以便實現(xiàn)高度吸熱表面(例如，黑色表面，其特定吸收率為0.8-1.0，優(yōu)選為0.9-1.0)。
[0030]外殼的其他壁部還可包括與底壁相反的頂壁以及兩個端壁。外殼還可包括多個安裝凸緣，所述凸緣從外殼開始延伸并且能夠懸掛和支撐所述接收器部件的重量。這些安裝凸緣可從在外殼的相鄰壁部之間的接合點開始延伸并且可包括孔，用于連接至安裝架。例如，凸緣可從在所述外殼的側(cè)壁與端壁之間的接合點開始延伸。每個安裝凸緣可包括超過與其連接的各個側(cè)壁的一個端壁的延伸部分?；蛘?，每個安裝凸緣可包括超過頂壁的一個端壁的延伸部分。安裝凸緣可從在使用時通常垂直定向的端壁開始延伸。通過懸掛接收器部件，而非從下面支持該部件，由作用在外殼上的石墨堆芯的重力造成的在側(cè)壁中產(chǎn)生的張力允許側(cè)壁抵抗屈曲，以便與石墨堆芯保持良好的熱連通。外殼的形狀也往往保持對著石墨堆芯按壓金屬壁。此外，通過從上面懸掛接收器，外殼的基底暴露到太陽輻射中并且可吸收太陽輻射，通過屏蔽在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計中用于保護基底結(jié)構(gòu)不過熱的磚，來反射該太陽輻射。
[0031]石墨堆芯可形成為符合外殼的內(nèi)部形狀，并且尤其具有成形為符合外殼的底壁的彎曲部分的形狀的部分。石墨堆芯可包括多個堆疊的石墨板，至少一個下部石墨板形成有輪廓，所述輪廓與在基底與側(cè)壁的下部之間的彎曲變化的形狀匹配。
[0032]由絕熱體包圍在現(xiàn)有技術(shù)接收器中的石墨堆芯(除了能量接收表面以外)，并且堆芯和絕熱體容納在惰性氣體環(huán)境中，用于防止堆芯的化學(xué)反應(yīng)。惰性氣體通常保持在正壓力下，用于防止空氣泄露到復(fù)雜的外殼結(jié)構(gòu)內(nèi)。相反，現(xiàn)有接收器的實施方式具有簡單的外殼，該外殼具有更大的結(jié)構(gòu)完整性。在外殼內(nèi)也沒有內(nèi)部絕熱體，并且石墨堆芯符合外殼的內(nèi)部形狀。因此，在插入石墨和熱交換器并且密封外殼之后，在外殼內(nèi)剩下的空間的量相當(dāng)小，并且能夠使該剩余的空間裝有空氣。在接收器部件的第一加熱體上，少量石墨氧化，直到消耗了在空氣中的氧氣，使空間基本上裝有二氧化氮和二氧化碳，在后續(xù)熱循環(huán)中暴露到高溫中時，保護石墨不進一步氧化。然而，如果面板的操作溫度超過700°C，那么可發(fā)生還原反應(yīng)，造成二氧化碳還原成一氧化碳，釋放的氧氣消耗進一步的碳。后續(xù)冷卻可造成一些一氧化碳分解成再次形成二氧化碳的碳和氧氣。這可造成石墨的物理結(jié)構(gòu)隨著時間退化。因此，如果在特定的安裝中，期望面板的操作溫度超過700°C，那么在制造期間，可取地使用惰性氣體(例如，氬或氦)代替填充在位于石墨與壁部之間的面板內(nèi)的空間的空氣。或者，在面板內(nèi)的空間可裝有至少在面板的工作溫度范圍內(nèi)處于固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)中的導(dǎo)熱材料，例如，錫、鋅、汞、或熔鹽，例如硝酸鉀、亞硝酸鉀、硝酸鈉、亞硝酸鈉、其他硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯化鹽或氟化鹽或者這種鹽或石墨粉的混合物。包含石墨粉的貯存器可與外殼的內(nèi)部進行連通，由此將石墨粉從貯存器中提供給外殼的內(nèi)部，以便填充由外殼的膨脹產(chǎn)生的額外空隙空間。
[0033]熱交換器入口和熱交換器出口穿過外殼的點可緊密接近，并且可位于外殼的頂壁的一端，以便幫助為管道安裝和增加其他接收器。或者，位于熱交換器的最低點的排液管可兼作入口 /出口中的一個，在這種情況下，需要在熱交換器的頂部提供僅一個入口 /出口。
[0034]在組裝期間，至少一些熱交換管可制造成適合于壓縮的線圈或蛇形形式(與彈簧一樣)，以便在熱膨脹造成容器擴大時，由管道配置的運動造成的應(yīng)力不超過管道材料的機械性能。
[0035]熱交換器線圈可包括多個直管部分，所述直管部分設(shè)置為彼此平行并且在其端部連接，以便形成一個或多個蛇形或線圈形狀。在一些實施方式中，直管部分設(shè)置在形成多行直管部分的平行平面內(nèi)。直管部分可設(shè)置在線圈中，其中，多行直管部分在其端部互連，并且每行連接至上面和下面的那行，以便形成單線圈結(jié)構(gòu)?；蛘撸惫懿糠志稍诟鱾€端部連接至上面和下面的直管部分，以便形成平行的蛇形結(jié)構(gòu)。在直管部分形成部分線圈的情況下，在每行中可具有偶數(shù)個直管部分(例如，兩個直管部分)。在每行中的直管部分可與在相鄰行中的直管部分對準，以便也形成與首先提及的平行平面垂直的平面。在熱交換器的第一端(該第一端變成插入端，用于隨后插入石墨板)，在每行中的直管部分可由第一 U形連接管部分成對連接。在熱交換器的第二端(非插入端)，在每行中的每個直管部分可由第二 U形連接管部分連接至在相鄰的兩行的一行中的直管部分。在每行具有兩個直管部分的情況下，因此，在每行中的兩個直管部分在第一(插入)端可連接在一起，并且在每行中的兩個直管部分中的每個在其第二(非插入)端分別連接至相鄰兩行中的每行的直管部分。熱交換器入口管和熱交換器出口管可通過互連管部分連接至在直管部分的頂部行和直管部分的底部行中的每行中的一個直管。
[0036]在直管部分形成蛇形結(jié)構(gòu)的情況下，在每行中可具有偶數(shù)或奇數(shù)個直管部分(例如，兩個或三個直管部分)。在每行中的直管部分可與在相鄰行中的直管部分對準，以便也形成與首先提及的平行平面垂直的平面。在熱交換器的第一端，在每行中的每個直管部分可由第一U形連接管部分連接至在下面一行中的直管部分。在熱交換器的第二端，在每行中的每個直管部分可由第二U形連接管部分連接至在上面一行中的直管部分。在該設(shè)置中，從蛇形結(jié)構(gòu)的替換端部插入石墨板，以便在與和這兩行互連的端部相反的端部，板塊始終插在兩行直管部分之間。
[0037]熱交換管和排液管的配置可被設(shè)置為在熱交換器處于垂直方向(S卩，是垂直地堆疊在彼此之上的線圈)時并且在熱交換器與垂直方向構(gòu)成角度時(安裝點在上側(cè)上)，與在倒“V”形配置中配置面板時一樣，允許液體從熱交換器的頂部排入底部。在直管部分形成線圈結(jié)構(gòu)的一個實施方式中，熱交換可具有高達21°的角度，然而，該角度由與不同行的直管部分的直管部分互連的第二 “U”形連接管部分的角度決定，并且可隨著相鄰行的直管部分的互連角度變化。熱交換器偏離垂直方向的角度應(yīng)不超過第二“U”形連接管部分的角度(相對于一行直管部分的平面)，以便在熱交換器中的冷凝液不需要向上流動，以便到達排液管。在蛇形結(jié)構(gòu)中，熱交換器與垂直線容易地構(gòu)成高達45°的角度并且可能甚至接近90。。
[0038]在制造熱交換器之后，石墨的預(yù)先成形的板塊定位成位于每行管道之間，并且覆蓋板放置在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行之上。石墨板的相鄰表面可具有NS或更好的表面光潔度(ISO 1302)。石墨板(不包括覆蓋板)在其相反的表面上均包括兩個凹槽表面，其中，在管部分和周圍的石墨處于其工作溫度中時，凹槽的橫截面可為半圓形，在熱交換器的第一(插入)端，符合直管部分和互連管部分的形狀和半徑，以便在多行直管部分之間組裝時，相鄰的成對板塊包圍并且密切符合各個直管部分和第一連接管部分。為了在高達800°C的面板的內(nèi)部工作溫度下，在石墨中實現(xiàn)熱交換器和凹槽的密切一致性，可使凹槽比管道的標稱外徑大大約1.6%,以便在工作溫度下，通過大約+0.00/-1.00%的容差，允許管道徑向膨脹。例如，在熱交換管(例如，由253MA奧氏體不銹鋼或者任何其他合適的高溫導(dǎo)熱材料，例如，800H奧氏體鋼或合金，例如因科鎳)制成)具有26.67mm的標稱外徑時，凹槽的直徑將為27.1mm(+0.00/-0.25mm)?；蛘?，在由相同的或相似的材料制成的熱交換管具有42.16mm的標稱外徑時，凹槽的直徑將為42.9mm(+0.00/-0.25mm)。凹槽的表面的光滑度對熱傳遞施加壓力，光滑的表面凹槽具有比粗糙的表面凹槽更高的接觸表面，然而，表面越光滑，加工凹槽的成本就越昂貴。
[0039]在凹槽內(nèi)的表面可具有N7或更好的表面光潔度(ISO 1302)。凹槽并非半圓形，還可為半橢圓形，半徑略微更大(約大1.6% )，筆直部分在與平行凹槽垂直(即，穿過平行凹槽)的方向大約為半徑的1.6%，用于在線圈擴展時，容納管道的橫向運動。然而，這具有以下缺點:管道并非密切地包含在凹槽內(nèi)，并且在某些情況下，可通過其他方式，例如，通過允許線圈擴大到容納第二連接部分的空腔內(nèi)，優(yōu)選地容納線圈的膨脹。
[0040]在熱交換器的第二(非插入)端，石墨板的端部具有凹口，以便容納連接相鄰行直管部分的直管部分的第二連接管部分。
[0041]在這堆石墨板的任一端上，提供覆蓋板。下部覆蓋板在朝著相鄰的石墨板的一個表面上具有凹槽，所述凹槽在熱交換器的第一(插入)端符合直管部分和互連管部分的形狀和半徑。在與相鄰的石墨板相反的表面與下部覆蓋板的側(cè)邊之間的下部覆蓋板的邊緣是圓角。上部覆蓋板在朝著相鄰的石墨板的表面上優(yōu)選地具有凹口，以便容納入口和出口管，而不限制其熱膨脹。由于熱交換器的入口和出口固定至入口和出口穿過外殼的外殼頂壁，所以在上部覆蓋板中的凹口容納管道的縱向膨脹，并且在外殼通過在周圍環(huán)境與其可高達1000°C的上部工作溫度之間的加熱和冷卻來膨脹和收縮時，允許線圈通過在石墨與外殼之間的差異運動來分開或壓縮。在本實施方式中，石墨或管道未占據(jù)的在外殼內(nèi)的空隙空間的容量總體上(在工作溫度下)在外殼的內(nèi)部容量的4-10%的范圍內(nèi)并且通常在5-7%的范圍內(nèi)。因此，在優(yōu)選的實施方式中，在使用時，作為面板的輻射表面的外殼的側(cè)面板總體上全部(在工作溫度下)(但是其面積的1_5%，并且通常是2-3%)由石墨堆芯支持。
[0042]直管部分的第一(插入)端可略微彈開，以便允許將板塊容易地插入超過第一連接管部分的并且在相鄰行線圈之間的所制造的熱交換管內(nèi)?；蛘?，在制造期間，通過大于或等于石墨板的板厚的間距，至少使熱交換器線圈隔開，在最終組裝時，所述熱交換器線圈位于所述間距之間(或者至少可這樣隔開第一(非插入)端)，以便板塊可容易地插入在相鄰行線圈之間的所制造的熱交換管內(nèi)，并且然后，在線圈之間插入石墨板之后，可將管道的線圈壓縮成與石墨接觸。
[0043]太陽能接收器可包括兩個或多個接收器面板，所述面板被配置和安裝為形成向下的開口腔?？涨豢尚纬捎薪邮掌髅姘搴徒^熱面板的組合。還可通過絕熱體覆蓋形成太陽能接收器的接收器面板的外表面。
[0044]太陽能接收器可包括多個接收器面板，所述面板被設(shè)置為形成具有直角棱鏡的形狀的開口?？捎梢粋€或多個額外接收器面板，封閉所述直角棱鏡開口的頂部，或者通過絕熱或透明面板(例如，熔融石英)，封閉所述頂部。封閉直角棱鏡形狀的開口的頂部的絕熱的底面可具有朝著開口的高發(fā)射表面。
[0045]或者，太陽能接收器可包括多個接收器面板，所述面板被設(shè)置在倒“V”形配置中，以便形成具有三角棱鏡的形狀(具有水平的下部平行四邊形側(cè)邊)。所述三角棱鏡的形狀的開口的端部可由進一步的接收器面板封閉，或者可由絕熱面板或光學(xué)透明材料(例如，熔融石英)的面板封閉，這些材料可穿過從定日鏡中引向接收器的側(cè)邊的太陽能，同時在開口內(nèi)限制對流，并且可抵抗由太陽能的吸收產(chǎn)生的高溫。此外，封閉三角棱鏡形狀的開口的端部的絕熱體的內(nèi)表面可為朝著開口的高發(fā)射表面。
[0046]太陽能接收器的接收器面板的外表面優(yōu)選地由絕熱覆蓋，該絕熱可包括預(yù)先制造的絕熱面板，用于防止輻射或?qū)щ娫斐赏獗砻娴臒釗p耗。
[0047]在面板組件的底部中的矩形或“V”形開口可由絕熱磚或熔融石英面板(未示出)部分封閉，用于限制對流造成的熱損耗，同時剩下更小的孔，可從定日鏡中引導(dǎo)太陽能穿過這些孔。
[0048]所述太陽能接收器可安裝為從塔中懸掛而下，并且由位于塔的基底周圍的定日鏡在位于接收器中的開口處引導(dǎo)能量。雖然也能夠具有東-西方向，但是太陽能接收器可安裝在朝向遠離赤道的塔的一側(cè)上，并且定日鏡可主要位于與赤道相反的塔的側(cè)邊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]現(xiàn)將參照附圖，通過實例描述本發(fā)明的實施方式，其中:
[0050]圖1示出了聚光太陽能發(fā)電(CSP)裝置，包括在定日鏡視場中安裝在塔上的熱儲存接收器；
[0051]圖2示出了顯示為平面圖、正視圖、端視圖以及透視圖的用于圖1的接收器中的太陽能接收器面板的外殼；
[0052]圖3示出了用于圖2的面板中的熱交換器線圈的透視圖；
[0053]圖4a示出了位于基底覆蓋石墨板上的圖3的熱交換器線圈的局部透視圖；
[0054]圖4b示出了圖3的熱交換器線圈的局部透視圖，示出了插入與在圖4a中可見的基底覆蓋板相鄰的石墨板(從非插入端的角度來看)；
[0055]圖4c示出了圖3的熱交換器線圈的局部透視圖，示出了在從相反端(即，插入端)的角度來看時，插入與在圖4b中可見的基底覆蓋板相鄰的石墨板；
[0056]圖4d示出了在圖4a、圖4b和圖4c中可見的一個板塊的橫截面，示出了半圓形凹槽；
[0057]圖4e示出了在圖4a、圖4b和圖4c中可見的一個板塊的橫截面，示出了半橢圓形凹槽；
[0058]圖5a示出了圖3、圖4a、圖4b和圖4c的熱交換器線圈的局部透視圖，且從第二(非插入)端的角度來看，插入了多個石墨板；
[0059]圖5b示出了完全嵌入石墨板內(nèi)的圖3、圖4a、圖4b和圖4c的熱交換器線圈的透視圖，且從第二(非插入)端的角度來看，去除了頂部覆蓋板；
[0060]圖5c示出了包括完全平行地嵌入石墨板內(nèi)的圖3、圖4a、圖4b和圖4c的兩個熱交換器線圈的替換的線圈和石墨設(shè)置的透視圖，且從第二(非插入)端的角度來看，去除了頂部覆蓋板；
[0061]圖6、圖7、圖8和圖9在透視圖、平面圖、端視圖以及正視圖中示出了形成具有直角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的組件；
[0062]圖10至圖15在透視圖、平面圖以及正視圖中示出了形成從圖6組件中放大的太陽能接收器的接收器面板的兩個其他組件；
[0063]圖16至圖23在透視圖以及端視圖中示出了形成具有三角棱鏡開口(開口端通常由絕熱或者光學(xué)透明的面板(未顯示)封閉)的太陽能接收器的接收器面板的六個其他組件；
[0064]圖24至圖31在透視圖以及端視圖中示出了形成具有三角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的六個其他組件，與圖16至圖23的那些示圖一樣，開口端由其他接收器面板封閉；
[0065]圖24至圖47在透視圖以及端視圖中示出了形成具有三角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的八個其他組件，與圖16至圖23的那些示圖一樣，開口端朝著能源旋轉(zhuǎn)(開口端通常由絕熱或者光學(xué)透明的面板(未顯示)封閉)；
[0066]圖48為在階梯狀或垂直偏移的設(shè)置中形成具有兩個直角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的組件的截面?zhèn)纫晥D，示出了在接收器面板和封閉開口的面板周圍的絕熱體；
[0067]圖49為圖48的接收器組件的截面平面圖；
[0068]圖50和圖51為從圖48和圖49的組件的上面和下面觀看時的透視圖；
[0069]圖52和圖53為在增加絕熱體之前從圖48和圖49的組件的上面和下面觀看時的透視圖；
[0070]圖54和圖55為在增加絕熱體之前從與圖48和圖49的組件相似的組件(具有更窄的開口)的上面和下面觀看時的透視圖；
[0071]圖56和圖57為在增加絕熱體之前從與圖48和圖49的組件相似的組件(具有寬度為兩倍的開口)的上面和下面觀看時的透視圖；
[0072]圖58為在與圖46的設(shè)置相似的階梯狀或垂直偏移的設(shè)置配置中形成具有兩個三角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的又一組件的截面?zhèn)纫晥D，示出了在接收器面板周圍的絕熱體；
[0073]圖59為圖58的接收器組件的截面平面圖；
[0074]圖60和圖61為從圖58和圖59的組件的上面和下面觀看時的透視圖；
[0075]圖62為在與圖38的設(shè)置相似的階梯狀或垂直偏移的設(shè)置配置中形成具有兩個三角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的又一組件的截面?zhèn)纫晥D，光學(xué)透明面板封閉開口的端部；
[0076]圖63為圖62的組件的透視圖；
[0077]圖64和圖65示出了從形成具有并排設(shè)置的兩個三角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的又一組件的上面和下面觀看時的透視圖；
[0078]圖66為圖64和圖65的接收器組件的截面前視圖；
[0079]圖67示出了用于圖2的面板中的替換熱交換器線圈的透視圖；
[0080]圖68示出了圖67的熱交換器線圈的局部透視圖，該線圈位于基底覆蓋石墨板上，并且示出了插入與基底覆蓋板相鄰的石墨板(從非插入端的角度來看)；
[0081]圖69示出了圖67和圖68的熱交換器線圈的局部透視圖，且從第二(非插入)端的角度來看，插入了多個石墨板；
[0082]圖70示出了完全嵌入石墨板內(nèi)的圖67、圖68和圖69的熱交換器線圈的透視圖，且從第二(非插入)端的角度來看，去除了頂部覆蓋板；
[0083]圖71在平面圖、正視圖、端視圖以及透視圖中示出了與圖2的外殼相似的太陽能接收器面板的外殼，但是示出了包含圖67至圖70的熱交換器設(shè)置；
[0084]圖72示出了在圖68、圖69、圖70以及圖71中可見的兩個板塊的橫截面，示出了半橢圓形凹槽；
[0085]圖73是從形成具有并排設(shè)置的兩個直角棱鏡開口的太陽能接收器的接收器面板的另一組件的上面觀看時的透視圖；以及
[0086]圖74為示出粉末的吸收器面板的剖視圖，例如，填充在石墨堆芯與外殼之間的空隙以及包含額外的粉末的貯存器的石墨粉，用于在吸收器面板中容納(accommodate，適應(yīng))空隙空間的容量的變化。

【具體實施方式】
[0087]參照附圖的圖1，石墨太陽能接收器102的一個實例被示出為在定日鏡106的視場內(nèi)安裝在塔101上，據(jù)此，從定日鏡向太陽能接收器102的接收表面107上反射太陽能。雖然也能夠具有東-西方向，但是定日鏡106的視場和太陽能接收器102均優(yōu)選總體上位于朝向遠離赤道的塔的側(cè)邊上。太陽能接收器102由懸掛部件105(例如，電纜或桿)從塔中懸掛而下。門103從太陽能接收器102的一側(cè)中鉸接，以便可覆蓋太陽能接收器102，從而在低日射期間(即，在晚上或者在過多的云覆蓋期間)節(jié)約能量。門103的內(nèi)表面104可高度反射(或者高度發(fā)射)，以便在打開蓋體時向接收表面107上反射落在該表面上的能量。使用在圖1至圖5中示出的并且下面描述的類型的多個標準面板111，配置太陽能接收器102。然而，要注意的是，通過實例說明該接收器，并且能夠具有多個不同的接收器配置，下面描述其中的一些配置。
[0088]在圖2中，以平面圖、正視圖、端視圖以及透視圖示出了接收器面板111的外殼的一個實例。面板外殼包括由底壁14、端壁15、16以及頂壁17界定的兩個大型大致平坦的平行側(cè)壁12、13，用于形成封閉的容器。在使用期間，面板111通常將與通常位于面板的下端的底壁14垂直定向。然而，在某些情況下，可以水平地使用面板111，且側(cè)面12作為下部表面。參照圖2，在一種形式中，外殼具有2214 (A) X 1829 (B) X 428 (C)mm的尺寸，然而，這些尺寸可變化，以便優(yōu)化使用從標準尺寸的板塊中切割的石墨，并且將完整的接收器面板優(yōu)化包裝成標準的集裝箱。
[0089]通過將單塊壁部材料彎曲成“U”形，外殼的底壁14可與兩個側(cè)壁12、13—體地構(gòu)成，其中，基底經(jīng)半徑R的弧形彎曲部過渡為各個側(cè)壁，在該實例中，該半徑在50到180mm(標稱為80mm)的范圍內(nèi)。壁部材料優(yōu)選地為薄鋼板材料，該材料能夠保持結(jié)構(gòu)完整性，用于在至少1000°C的高溫下支撐封閉的石墨堆芯、熱交換器以及包含在其內(nèi)的任何熱交換流體。
[0090]安裝凸緣21被設(shè)置為從端壁15、16開始延伸，并且包括各個上部和下部安裝孔23、24。通過安裝孔23、24將凸緣螺栓連接至框架，凸緣21用于從安裝架(未顯示)中懸掛面板。每個凸緣可包括超過與其連接的各個側(cè)壁13的一個端壁15、16的延伸部分(即，可從與開始延伸的端壁15、16相同的片材材料中切割凸緣)。通過從凸緣21中懸掛接收器面板，而非從下面支撐該面板，由作用在外殼上的石墨堆芯的重力造成的在側(cè)壁中產(chǎn)生的張力允許側(cè)壁抵抗屈曲，以便與石墨堆芯保持良好的熱連通。外殼的形狀也往往保持對著石墨堆芯按壓金屬壁，其中，端壁15、16通過彎曲部分與底壁14連接。此外，從上面懸掛接收器，使接收器的基底沒有支撐結(jié)構(gòu)和相關(guān)的保護絕熱，以便該基底可暴露到另外保護該基底遠離的太陽輻射中并且可吸收太陽輻射，允許接收器面板111的更多表面用于能量吸收。
[0091]在外殼壁部焊接在一起時，在外殼的頂壁17中提供通風(fēng)孔51，以用于允許通風(fēng)。可堵塞這些孔(例如，在連接面板壁部之后通過焊接)，或者這些孔可用于通過壁部容納密封的電纜端口，以便使儀表電纜(例如，熱電偶線)進入外殼內(nèi)，作為用于將氬覆蓋物提供給石墨堆芯的填充端口 ；可用于容納填充噴嘴，以便為空隙空間和/或內(nèi)部貯存器填充石墨粉或其他導(dǎo)熱介質(zhì)；或者在石墨堆芯和外殼在熱循環(huán)期間擴大和收縮時，可用于容納外部貯存器的連接，以便保持這些材料的水平(level，級別)。
[0092]參照圖3，以透視圖示出了熱交換器20的一個實例。熱交換器20嵌入石墨堆芯內(nèi)，如在圖4a、圖4b、圖4c、圖4d、圖4e、圖5a和圖5b中所示(并且在圖5c中，處于不同的配置中)。熱交換器20包括熱交換管25、26、27、28、39、40和第一和第二熱交換器入口 /出口 18、19。在特定的應(yīng)用中，根據(jù)期望使熱交換流體流過熱交換器的方向，第一和第二熱交換器入口 /出口 18、19作為入口或出口可互換。
[0093]例如，熱交換管可由253MA奧氏體不銹鋼(或者任何合適的高溫導(dǎo)熱材料，例如，800H奧氏體鋼或合金，例如因科鎳)制成，并且例如，在該實施方式中，可具有42.16mm的標稱外徑，但是根據(jù)應(yīng)用的特定情況，外徑可改變以便大于或小于這個尺寸。例如，在其他實施方式中，熱交換管可由相同或相似的材料制成，并且可具有26.67_的標稱外徑。熱交換管25、26、27、28、39、40、排液管29以及相關(guān)的入口 /出口 18、19優(yōu)選地由在組裝期間采用適合于壓縮(與彈簧一樣)的線圈狀或蛇形形式的至少一些管道組件構(gòu)成，以便在外殼111由于熱膨脹擴大時，由管道配置的運動造成的應(yīng)力不超過管道材料的機械性能。
[0094]在一個替換的設(shè)置中，排液管29還可用作入口或出口，在這種情況下，入口 /出口18將是冗余的，并且可沿著其連接管25和40去除，并且流體通過熱交換器的通道(在任一個方向)將在排液管29與入口 /出口 19之間。
[0095]熱交換管(如圖3中所示)優(yōu)選地幾乎完全嵌入石墨堆芯內(nèi)(見圖5a、圖5b和圖5c)，第一和第二熱交換器入口 /出口 18、19在圖5b中示出為去除的頂部石墨覆蓋板52內(nèi)延伸穿過開口 55、56以及在圖2中所示的外殼111的壁部。熱交換器排液管29的端部38還通過在石墨基底板31中的通道54延伸穿過外殼(見圖2和圖4c)。立管25通過進一步的管道部分40連接熱交換器線圈26、27、28的下部和第一熱交換器入口 /出口 18，立管在連接部分27內(nèi)部穿過。立管25和進一步的管道部分40不受在立管25的下端(該下端與最低行的一個直管部分26連接)與管部分40的端部(該端部與入口 /出口 18連接)之間的石墨的限制。因此，這些管部分能夠移動，以用于在使用時容納熱交換管的膨脹，而不超過管道的材料限制。一對更長的線圈39連接第二入口 /出口管19和最高行的一個直管部分26。這些更長的管道線圈也不受放在其上的石墨(見圖5b)的覆蓋板52的限制，并且能夠移動，以用于在使用時容納熱交換管的膨脹，而不超過管道的材料限制。在使用面板時，在熱交換器和石墨組裝到外殼內(nèi)以便允許熱效應(yīng)期間，在被固定到頂板17(圖2)之前，可壓縮(即，共同彎曲)頂部的這對更長的線圈39。在將面板從周圍環(huán)境加熱為其工作溫度時，面板的外壁(尤其是側(cè)壁12、13)可高達1000°C，而石墨和熱交換管的內(nèi)部溫度可達到800°C。在這些條件下，在優(yōu)選的設(shè)置中，壁部將每米長度擴大約19mm或者約40mm，然而，在優(yōu)選的設(shè)置中，石墨將每米僅擴大約3_，造成約6_的垂直生長。因此，石墨堆芯的頂部將降低約34_。因此，通過在組裝面板時壓縮更長的線圈39，這些線圈可彈開，這是因為石墨的頂部在外殼內(nèi)下降，以便容納在保持固定在石墨中的線圈的頂部線圈與焊接到外殼的頂部內(nèi)的第二入口 /出口管19之間的距離的更大差值。由于立管25將通過與外殼相似的速率擴大，所以對于第一入口 /出口管18，這個問題不太明顯，然而，水平管40將彎曲以用于容納確實發(fā)生的任何差值。
[0096]參照圖5c，示出了一個替換的設(shè)置，其中，兩組基本上相同的熱交換管(如圖3中所示，但是略微不同地定位立管25)優(yōu)選幾乎完全平行地嵌入石墨堆芯內(nèi)，第一和第二熱交換器入口 /出口 18、19延伸穿過外殼111的壁部，與在圖2中所示的設(shè)置一樣，但是具有更寬的外殼以及與兩個熱交換器對應(yīng)的兩對入口 /出口管18、19。立管25通過進一步的管道部分40連接每個熱交換器線圈26、27、28的下部和各個第一入口 /出口管18。立管25和進一步的管道部分40不受在立管25的下端(該下端與每個熱交換器的最低行的一個直管部分26連接)與管部分40的端部(該端部與入口 /出口管18連接)之間的石墨的限制。因此，每個熱交換器的這些管部分能夠移動，以用于在使用時容納熱交換管的膨脹，而不超過管道的材料限制。在每個熱交換器中，一對更長的線圈39連接第二入口 /出口管19和最高行的一個直管部分26。這些更長的管道線圈也不受放在其上的石墨(見圖5c)的覆蓋板152的限制，并且能夠移動，以用于在使用時容納熱交換管的膨脹，而不超過管道的材料限制。
[0097]在第一和第二熱交換器入口 /出口 18、19以及第一和第二熱交換器入口 /出口離開外殼的排液管29的端部38周圍密封外殼，以便在密封外殼之后，空氣不能進入外殼內(nèi)。在壁部面板焊接在一起時，在外殼(如圖2中所示)的頂壁17內(nèi)的多個開口 51用作通風(fēng)孔。在面板的剩余部分焊接在一起之后，這些通風(fēng)孔可通過焊接來密封，或者可用作傳感器的密封的電纜端口(該傳感器例如是用于在操作期間監(jiān)控在面板內(nèi)部的情況的熱電偶)，作為用于為石墨堆芯提供氬覆蓋物的填充端口，或者用于容納填充噴嘴，以便為空隙空間填充石墨粉或其他導(dǎo)熱介質(zhì)。通過拒絕空氣進入外殼內(nèi)，一旦第一次加熱為操作溫度，在外殼內(nèi)的任何氧氣就將使少量石墨氧化而形成二氧化碳，且然后，在位于石墨與包含在外殼內(nèi)的殘余空氣之間的外殼內(nèi)，不發(fā)生進一步的反應(yīng)。然而，如上所述，如果在特定的安裝中，面板的操作溫度可能超過700°C，那么在制造期間，可取地將使用惰性氣體(例如，氬或氦)代替填充在位于石墨與壁部之間的面板內(nèi)的空間的空氣。
[0098]第一和第二熱交換器入口 /出口 18、19穿過外殼111的點優(yōu)選緊密接近，并且優(yōu)選通過外殼的頂壁17離開，以便幫助為管道安裝和增加其他接收器。
[0099]熱交換器線圈包括多個直管部分26，這些直管部分平行地設(shè)置并且在其端部由連接部分27、28連接，以便形成蛇形線圈。優(yōu)選地，直管部分26設(shè)置在形成由幾對直管部分構(gòu)成的幾行的平行平面內(nèi)。在每行中的直管部分26也與在相鄰幾行中的直管部分對準，以便直管部分也存在于與首先提及的平行平面垂直的垂直平面內(nèi)。
[0100]在圖3中所示的實例中，在每行中的兩個直管部分26在其第一端(石墨插入端)由第一連接管部分28連接在一起，并且在其第二端(非插入端)，每行的兩個直管部分中的每個由第二連接管部分27連接至兩個相鄰行中的每行的直管部分26。第一熱交換器入口/出口管18通過立管管道部分25和進一步的管道部分40連接至在底部行中的一個直管部分26。第二熱交換器入口 /出口管通過更長的管道線圈39連接至在頂部行(在圖3中的上行)中的一個直管部分26。如圖4a、圖4b和圖5a中所示，連接部分27通過焊接點37在其彎曲部分的中間連接，允許線圈形成為單獨的行，這些單獨的行包括在第一(石墨插入)端由第一連接部分28連接的兩個直管部分26并且具有分別向上和向下成角度的第二連接部分27的兩等份，以用于連接(通過焊接點37)至上面和下面行的第二連接部分27的相應(yīng)的配合兩等份。因此，供應(yīng)商可批量生產(chǎn)單獨的線圈部分，作為從一塊管道中彎曲的單獨塊體，每個線圈部分包括由第一連接管部分28連接的并且由兩個半連接管部分27終止的兩個直管部分26，并且可將這些線圈部分容易地輸送給裝配工廠，用于組裝到完成的線圈內(nèi)，并且隨后組裝到接收器面板111內(nèi)。
[0101]在制造熱交換器之后，石墨31、32和52的預(yù)先成形的板塊被定位成包括大部分熱交換管。參照圖4a，首先，下部覆蓋板31放在最低行的直管部分26之下。在剩余的石墨板32處于原位之后，第二覆蓋板52 (在圖5b中示出為去除，以便露出其下表面)放在上行直管部分26之上。下部覆蓋板31在熱交換器的第一端在符合直管部分26和第一連接管部分28的形狀和半徑的具有半圓形橫截面的一個(上部)表面凹槽上具有凹槽。在與槽形表面相反的表面(即，在圖4a中，向下的表面)與覆蓋板31的側(cè)邊之間的下部覆蓋板31的邊緣33是圓角(radiused)，以便與在外殼的側(cè)壁12、13與基底壁部14之間的彎曲變化對應(yīng)。上部覆蓋板52在相反表面(即，朝外的表面)與覆蓋板的側(cè)邊之間具有方形邊緣，并且與中間石墨板32的最頂層鄰接的表面具有凹口 53，以用于容納管部分40，在熱交換器、石墨以及外殼加熱和冷卻時，更長的管道線圈39和入口 /出口管18、19允許其具有隨著膨脹和收縮移動的空間。入口 /出口管18、19穿過覆蓋板52 (不可見)，以便進入在外殼頂壁17內(nèi)的開口。為了容納兩個更長的線圈39，頂部覆蓋板52比剩余的石墨板更厚。
[0102]參照圖4b、圖4c、圖5a和圖5b,石墨板塊32位于幾行直管部分26與各個第一連接管部分28之間。石墨板32均包括兩個相反的表面，其中，形成半圓形凹槽35、36(在圖4a、圖4b和圖4c中僅可見上部凹槽)，在熱交換器的第一(插入)端，符合直管部分26和第一連接管部分28的形狀和半徑。參照圖4d，兩個鄰接板32的局部橫截面示出了包含一對管道26的兩對對準的半圓形凹槽35。在幾行直管部分26之間組裝時，相鄰的幾對板塊32包圍并且密切地符合各個直管部分26和第一連接管部分28。參照圖4a、圖4b和圖4c，石墨板32的第二端設(shè)置有凹口 34，用于容納與相鄰的幾行直管部分的直管部分26連接的第二連接管部分27。在每個連接部分27的中心的焊接接合點37也位于凹口 34內(nèi)，用于允許在組裝之后檢查焊接接合點。凹口 34還容納立管25，該立管連接下部線圈和第一入口 /出口管18并且允許石墨幾乎完全填充外殼，同時允許立管25以及均必須穿過石墨板32的端部的第二連接部分27具有空間。由于石墨板延伸到外殼的端部并且?guī)缀跬耆紦?jù)在外殼內(nèi)的空間，所以石墨的負荷均勻地散布在外殼的底壁14之上，允許使用更薄的材料。而且，通過最大化與壁部接觸的石墨的區(qū)域，并且由此最小化空隙空間，來最大化通過日照傳輸?shù)绞珒?nèi)的熱量。在面板加熱為其操作溫度時，最小化空隙空間還能最小化可用于與石墨起反應(yīng)的滯留空氣的量。在本實施方式中，石墨或管道未占據(jù)的在外殼內(nèi)的空隙空間的容量總體上(在工作溫度下)在外殼的內(nèi)部容量的4-10%的范圍內(nèi)并且通常在5-7%的范圍內(nèi)。因此，在優(yōu)選的實施方式中，在使用時，作為面板的輻射表面的外殼的側(cè)面板總體上全部(在工作溫度下)由石墨堆芯支持(但是是其面積的1_5%，并且通常是2-3% )。
[0103]參照圖67，以透視圖示出了熱交換器670的另一個實例。該實施方式主要用于僅過熱器操作，并且包括三個平行的蛇形管組件，每個組件具有單獨的輸入和輸出。熱交換器670再次嵌入石墨堆芯內(nèi)，如在圖68、圖69和圖70中所示。熱交換器670包括熱交換管 678、682、683、684、685、686、687 和 688、熱交換器入口 674、675、676 以及熱交換器出口671、672、673。下部管部分686、687、688提供三個入口 674、675、676并且連接至包括管部分678的主要管組件的下端。熱交換器入口 674、675、676也用作排液管。上部管部分683、684,685提供三個出口 671、672、673并且通過管部分682連接至包括管部分678的主要管組件的上端。管部分678、682、683、684、685、686、687和688通過焊接點681連接在一起。流動可在各種應(yīng)用中倒轉(zhuǎn)，以便入口可以為671、672以及673，并且出口可以為674、675以及 676。
[0104]例如，熱交換管可再次由253MA奧氏體不銹鋼(或者任何合適的高溫導(dǎo)熱材料，例如800H奧氏體鋼或合金，例如因科鎳)制成，并且在該實施方式中，可具有例如42.16mm的標稱外徑，但是根據(jù)應(yīng)用的特定情況，外徑可改變以便大于或小于該尺寸。
[0105]熱交換管678、682、683、684、685、686、687和688由在組裝期間采用適合于壓縮(與彈簧一樣)的線圈狀或蛇形形式的至少一些管道組件構(gòu)成，以便在外殼111由于熱膨脹而擴大時，由管道配置的運動造成的應(yīng)力不超過管道材料的機械性能。
[0106]熱交換管(如圖67中所示)優(yōu)選幾乎完全嵌入石墨堆芯內(nèi)(見圖68、圖69和圖70)，熱交換器入口管686、687、688延伸穿過在底部石墨覆蓋板698中的開口 697，并且熱交換器出口管683、684、685延伸穿過在頂部石墨覆蓋板701中的開口 703、704、705，在圖70中示出為去除。參照圖71，熱交換器出口管683、684、685延伸穿過在外殼111的頂部的開口 711、712、713，并且熱交換器入口管686、687、688延伸穿過在外殼111的底部的開口714、715、716。與先前的實施方式一樣，這些管部能夠移動，以用于在使用時容納熱交換管的膨脹，而不超過管道的材料限制。
[0107]在熱交換器入口管離開外殼的熱交換器入口管686、687、688周圍，密封外殼，以便在密封外殼之后，空氣不能進入外殼內(nèi)。在壁部面板焊接在一起時，在外殼(如圖71中所示)的頂壁17內(nèi)的多個開口 51用作通風(fēng)孔。在面板的剩余部分焊接在一起之后，這些通風(fēng)孔可通過焊接來密封，或者這些通風(fēng)孔可用作傳感器的密封的電纜端口，該傳感器例如是用于在操作期間監(jiān)控在面板內(nèi)部的情況的熱電偶，作為用于為石墨堆芯提供氬覆蓋物的填充端口，或者作為為空隙空間填充石墨粉或其他導(dǎo)熱介質(zhì)的填充噴嘴。
[0108]在制造熱交換器之后，石墨的預(yù)先成形的板塊689、692、701被定位成包括大部分熱交換管。參照圖68，首先，下部覆蓋板689放在最低行的入口管部分686、687、688之下。在剩余的石墨板692處于原位之后，第二覆蓋板701 (在圖70中示出為去除以便露出其下表面)放在上行的出口管部分683、684、685之上。下部覆蓋板689在符合熱交換器的出口管部分683、684、685的形狀和半徑的具有半圓形(或者優(yōu)選為橢圓形)截面的一個(上部)表面凹槽上具有凹槽691。在與槽形表面相反的表面(B卩，在圖68、圖69和圖70中向下的表面)與覆蓋板689的頂部邊緣之間的下部覆蓋板689的邊緣706成角度，以便與在外殼的側(cè)壁12、13與基底壁部14之間的過渡區(qū)對應(yīng)(見圖71)。上部覆蓋板701在相反表面(即，朝外的表面)與覆蓋板的側(cè)邊之間具有方形邊緣，并且與中間石墨板692的最頂層鄰接的表面具有凹口 696，用于容納管部分683、684、685。
[0109]參照圖68、圖69和圖70，石墨板塊692位于多行的管部678之間。石墨板692均包括兩個相反的表面，其中，形成半圓形(或者優(yōu)選為半橢圓形)凹槽691、696，符合管部678的形狀和半徑。在使用半橢圓形凹槽時，半橢圓形凹槽在垂直方向(即，兩個凹槽鄰接，以形成具有垂直主軸的半橢圓形橫截面)延伸，以用于在垂直方向容納管道組件的擴展(如在圖70中所示)。參照圖72，兩個鄰接板塊692的局部截面示出了包括一對管道678的三對對準的半橢圓形凹槽(691、696)。
[0110]優(yōu)選地，圖4a、圖4b和圖4c以及圖68、圖69和圖70的石墨板的相鄰表面將具有N8或更好的表面光潔度(ISO 1302)。為了在幾行直管部分之間組裝時，在高達800°C的面板的內(nèi)部工作溫度下，相鄰的幾對板塊包圍并且密切符合各個直管部分和第一連接管部分，使凹槽比管道的標稱外徑大大約1.6 %，具有大約+0.00/-1.00 %的容差。例如，在熱交換管由253MA奧氏體不銹鋼(任何合適的高溫導(dǎo)熱材料(例如，800H奧氏體鋼或合金，例如因科鎳)制成并且具有26.67mm的標稱外徑時，凹槽的直徑將優(yōu)選為27.1mm(+0.00/-0.25mm)?；蛘?，在熱交換管由相同的或相似的材料制成并且具有42.16mm的標稱外徑時，凹槽的直徑將優(yōu)選為42.9mm(+0.00/-0.25mm)。為了不通過過多的費用來實現(xiàn)高接觸表面，在凹槽內(nèi)的石墨的表面將優(yōu)選具有N7或更好的表面光潔度(ISO 1302)。通過在工作溫度下，將凹槽設(shè)計為其尺寸適合于管道直徑并且通過提供合適的表面光潔度，來最大化石墨與凹槽的表面的接觸，從而增強熱交換器在石墨內(nèi)的操作。
[0111]還可制造實施方式，其中，凹槽35、36(圖4d)的截面為細長型，而非半圓形。在這種情況下，凹槽可以為半橢圓形形狀，其半徑比其包圍的管道略微更大(約大1.6% )，且筆直部分在與平行凹槽垂直(即，穿過平行凹槽)的方向約為半徑的1.6%，以用于在線圈擴展時，容納管道的橫向運動。參照圖4e，兩個鄰接板塊32的局部截面示出了包括一對管道26的兩對對準的半橢圓形凹槽45。在圖67至圖72的實施方式中，凹槽691、696 (圖68、圖69、圖70和圖72)還優(yōu)選具有細長型截面，而非半圓形，然而，在這種情況下，在圖68、圖69、圖70和圖72中，半橢圓形定向為其主軸在垂直方向。參照圖72，凹槽691、696可具有比其包圍的管道略微更大(約大1.6%)的半徑，且筆直部分約為石墨板的厚度的0.8%，以用于在線圈擴展時，容納管道的橫向運動(參照圖69)。然而，所有這些設(shè)置具有以下缺點:管道并非密切地包含在凹槽內(nèi)，且因此，該設(shè)置可能并非始終合適，并且可通過其他方式，容納線圈的膨脹。
[0112]由于在圖2、圖3、圖4a、圖4b、圖4c、圖4d、圖4e、圖5a、圖5b以及圖5c的實施方式中，在相鄰幾行管道之間的管道間距小于在完成的接收器面板中的板厚，所以直管部分需要在第一(插入)端分開，而板塊插在熱交換器線圈之間。這可通過略微彈開直管部分26的第一(插入)端，以便允許將板塊容易地插入超過第一連接管部分28的所制造的熱交換管內(nèi)并且如圖4b中所示，通過在相鄰的幾行直管部分26之間滑動來實現(xiàn)?；蛘撸跓峤粨Q器線圈的制造期間，如果熱交換器線圈通過大于或等于石墨板32的板厚的間距來隔開，且在最終組裝時，所述熱交換器線圈位于所述間距之間(或者如果至少這樣隔開第一(非插入)端)，那么板塊可容易地插入在相鄰的幾行線圈之間的所制造的熱交換管內(nèi)，并且然后，在線圈之間插入石墨板32之后，可將管道的線圈壓縮成與石墨接觸。在圖67至圖72中所示的實施方式中，不需要這種彈動。
[0113]參照圖67至圖72描述的面板以及參照圖2到圖5描述的面板均可用于在本文中描述的任何組件內(nèi)。
[0114]一旦石墨板31、32、52裝配成包含熱交換器20 (或者板塊689、692、701裝配成包含熱交換器670)，該組件就插入外殼內(nèi)，定位管插入延伸穿過所有板塊的孔41 (或702)內(nèi)，以便保持對準。至少一個定位管將與從外殼(未顯示)的基底中凸出的定位銷接合，以便在外殼內(nèi)定位石墨堆芯31、32、52。然后，焊接地封閉外殼，包括密封開口，通過這些開口，入口 / 出口管 18、19(或 686、687、688、683、684、685)和排液管 29 (或者 686、687、688)穿過外殼，以便形成完成的面板111 (見圖2和圖71)。還通過焊接或者通過插入密封插頭或端口配件，來密封通風(fēng)孔51，該端口配件密封地允許換能器電纜(例如，熱電偶線)穿過，進入面板的內(nèi)部。通風(fēng)孔51可能還裝有端口配件，這些配件用作用于為石墨堆芯提供氬覆蓋物的填充端口或者用作為空隙空間填充石墨粉或其他導(dǎo)熱介質(zhì)的填充噴嘴。
[0115]在圖5c中示出的替換的設(shè)置中，并行使用兩個熱交換器，每個熱交換器與圖3的熱交換器基本上相同。在制造熱交換器之后，石墨131、132和152的預(yù)先成形的板塊定位成包括大部分熱交換管，與在單線圈情況中一樣。下部覆蓋板131放在最低行的直管部分26之下,并且在剩余的石墨板132處于原位之后,第二覆蓋板152 (在圖5c中示出為去除，以便露出其下表面)放在上行直管部分26之上。下部覆蓋板131在熱交換器的第一端在符合直管部分26和第一連接管部分28的形狀和半徑的一個(上部)表面上具有凹槽。在與槽形表面相反的表面(即，在圖5c中，向下的表面)與覆蓋板131的側(cè)邊之間的下部覆蓋板131的邊緣133是圓角，以便與在外殼的側(cè)壁12、13與基底壁部14之間的彎曲變化對應(yīng)。上部覆蓋板152在相反表面(即，朝外的表面)與覆蓋板的側(cè)邊之間具有方形邊緣，并且與中間石墨板132的最頂層鄰接的表面具有凹口 153，以用于容納管部分40，在熱交換器、石墨以及外殼加熱和冷卻時，更長的管道線圈39和入口 /出口管18、19允許其具有隨著膨脹和收縮移動的空間。入口 /出口管18、19穿過覆蓋板52 (不可見)，以便進入在外殼頂壁17內(nèi)的開口。為了容納每個熱交換器的兩個更長的線圈39，頂部覆蓋板152比剩余的石墨板更厚。
[0116]參照圖5c，石墨板塊132位于幾行直管部分26與各個第一連接管部分28之間。石墨板132均包括兩個相反的表面，其中，形成凹槽(未示出，但是與在圖4a、圖4b和圖4c中的凹槽35、36—樣)，在熱交換器的第一(插入)端，符合直管部分26和第一連接管部分28的形狀和半徑。在幾行直管部分26之間組裝時，相鄰的幾對板塊132包圍并且密切地符合各個直管部分26和第一連接管部分28。參照圖5c，石墨板132的第二端設(shè)置有凹口 134，以用于容納與相鄰的幾行直管部分的直管部分26連接的第二連接管部分27。在每個連接部分27的中心的焊接接合點37也位于凹口 134內(nèi)，以用于允許在組裝之后檢查焊接接合點。凹口 134還容納立管25，該立管連接下部線圈和每個第一入口 /出口管18并且允許石墨幾乎完全填充外殼，同時允許立管25以及均必須穿過石墨板132的端部的第二連接部分27具有空間。而且，由于石墨板延伸到外殼的端部并且?guī)缀跬耆紦?jù)在外殼內(nèi)的空間，所以石墨的負荷均勻地散布在外殼的底壁14之上，允許使用更薄的材料。在圖5c中所示的雙熱交換器實例中的組件與參照圖4a、圖4b、圖4c、圖5a和圖5b描述的單熱交換器實例的組件相似。
[0117]優(yōu)選地，太陽能接收器將包括兩個或更多個接收器面板，這些面板被配置為形成向下的開口空腔。該空腔可形成有接收器面板和絕熱面板的組合。形成太陽能接收器的接收器面板的外表面優(yōu)選將由絕熱體覆蓋，以便最小化不需要的熱損耗。
[0118]參照圖6、圖7、圖8以及圖9，以透視圖、平面圖、前視圖以及端視圖分別示出了太陽能接收器102 (圖1)的一個可能配置，并且該配置包括在開口 62周圍設(shè)置成矩形的6個吸熱接收器面板111。該開口由面板61覆蓋，該面板可以為與其他吸熱接收器面板111相似的另一個吸熱接收器面板或者絕熱面板。通過來自定日鏡106(圖1)的能量是否入射在面板上，將做出關(guān)于面板61應(yīng)為吸熱還是絕熱體面板的決定。這將取決于側(cè)面板111的縱橫比(高度對寬度)以及在定日鏡視場中的定日鏡106的布置。通常，能量將被反射到開口 62內(nèi)和垂直面板的底壁14上，但是外表面通常不是能量接收表面。
[0119]圖10、圖11和圖12示出了與圖6、圖7、圖8以及圖9的太陽能接收器相似的太陽能接收器102的透視圖、平面圖以及側(cè)視圖，除了其具有通過將進一步的四個面板111加入圖6、圖7、圖8以及圖9的設(shè)置中來形成的兩個矩形開口 62以外。同樣，圖13、圖14以及圖15示出了與圖10、圖11和圖12的太陽能接收器相似的太陽能接收器102的透視圖、平面圖以及側(cè)視圖，除了其具有通過將進一步的四個面板111加入圖10、圖11和圖12的設(shè)置中形成的三個矩形開口 62以外。在使用時，圖6至圖15的設(shè)置將包括在每個組件的外部周圍(并且在面板61是吸熱面板時，在頂部之上)的絕熱層或面板(在這些示圖中未示出)，以便最小化通過非吸收外表面(在圖2中的側(cè)壁13、頂壁17以及一些端壁15、16)的熱損耗。
[0120]圖16、圖17、圖18以及圖19分別示出了太陽能接收器102的另外三個可能配置的透視圖以及側(cè)視圖。圖19的側(cè)視圖為在圖16、圖17和圖18中所示的每個實施方式所共有。僅僅指示包括的夾角36°，并且根據(jù)應(yīng)用、位置以及太陽能場設(shè)計，該夾角可高達90°。圖16實施方式包括六個吸熱接收器面板111，這些面板設(shè)置為具有倒“V”形，以便產(chǎn)生開口 162。通常,將反射能量到開口 162內(nèi)和垂直面板的底壁14上，但是外表面通常不是能量接收表面。圖17實施方式具有四個面板，并且圖18實施方式具有兩個面板，形成分別為圖16實施方式的寬度的2/3和1/3的接收器。
[0121]圖20、圖21、圖22和圖23分別示出了與圖16、圖17、圖18以及圖19的太陽能接收器相似的太陽能接收器102的另外三個可能配置的透視圖以及側(cè)視圖，除了通過使在每種情況下使用的面板的數(shù)量翻倍，在兩個倒“V”形中配置有兩個開口 162以外。如前所述，在使用時，圖16到圖23的設(shè)置將包括在每個組件的每個面板111的外表面之上的絕熱層或面板(未示出)，以便最小化通過非吸收外表面(在圖2中的側(cè)壁13、頂壁17以及一些端壁15、16)的熱損耗。開口 162的端部還可由絕熱面板或光學(xué)上透明的面板(例如，熔融石英面板)(在這些示圖中未示出)阻塞。
[0122]在圖24到圖31中所示的太陽能接收器102的配置與圖16到圖23的配置相似，除了開口 162在其端部由與面板111相似的額外熱吸收器面板241封閉以外。圖32到圖47示出了與圖16到圖31相似的配置，除了以下情況以外:在每種情況下，太陽能接收器102朝著定日鏡視場106 (在圖1中)傾斜，以便形成開口 162的背面的面板111 (即，離定日鏡視場最遠)在使用時垂直，使得倒“V”形和開口 162傾斜以更直接地朝著定日鏡視場106，但是在圖40到圖47中，端部面板401 (與面板111相似)不傾斜，以便面板401的邊緣與最后面的面板111的邊緣對準，與在圖24到圖31中的端部面板241不同。
[0123]在圖48中以截面端視圖示出了太陽能接收器102的特別有利的配置，并且在圖49中示出了該配置的截面平面圖。圖50和圖51為圖48和圖49的接收器的上部和下部透視圖。在圖52和圖53中示出了沒有絕熱體的透視圖，在圖54和圖55中示出了具有更窄開口的版本(未示出絕熱體)，并且在圖56和圖57中示出了具有兩個面板的寬版本(未示出絕熱體)。在圖48和圖49配置中，多個接收器面板111位于偏置翅片配置中(從側(cè)邊的角度來看，如圖48中所示)，其中，面板111形成多個隔開的垂直翅片481，這些垂直翅片從最后面到最前面(相對于定日鏡視場)向上逐漸偏移，以便形成開口 486。參照圖49，額外的接收器面板111形成封閉開口 486的端部的端蓋491。在圖48和圖49中，太陽能接收器102被示出為具有三個翅片，但是要理解的是，可具有兩個翅片或者可具有四個或更多個翅片。同樣，太陽能接收器102被示出為僅具有形成每個翅片481的一個面板，而翅片的長度可能為2、3、4或者更多個面板。面板的水平間距“d”將為面板厚度(在圖2中的C)的I到3倍量級。每個面板相對于位于其后的面板的垂直偏移“α ”將為面板厚度(在圖2中的尺寸C)的0-2倍量級。在圖39和圖47中的偏移“ α ”將具有相似的值。
[0124]每個外殼的壁部優(yōu)選由253ΜΑ奧氏體不銹鋼(或者任何合適的高溫導(dǎo)熱材料(例如，800Η奧氏體鋼或合金，例如因科鎳))制成，這些材料制成為光面2Β類型。朝著開口 486的內(nèi)部并且相對于定日鏡視場106朝前的面板111的表面191具有不銹鋼材料的天然2Β型光面，以便提供一定程度的發(fā)射率，這促使在相反的面板111的表面192上重新輻射一部分入射的太陽能，該表面是相對于定日鏡視場106朝后的表面。另一方面，朝后的表面192將優(yōu)選涂有穩(wěn)健的高溫吸熱(黑色-特定吸收率為0.80-1.0)涂料、表面處理劑或者其他合適的涂層。側(cè)邊接收器面板491的朝內(nèi)表面還具有天然2Β型光面(特定發(fā)射率0.7)或者拋光面(發(fā)射率0.2)，或者可設(shè)置有進一步的表面處理劑或涂層，以實現(xiàn)介質(zhì)發(fā)射率表面(在0.3-0.8范圍內(nèi)的特定發(fā)射率)，以便落在這些面板上的一些太陽能重新輻射到在開口 162內(nèi)的其他內(nèi)部表面中。
[0125]太陽能接收器102的側(cè)邊和頂部由絕熱面板包圍，與上述設(shè)置一樣。尤其地，開口486的頂部由絕熱面板485封閉，這些絕熱面板包括朝著開口 486的高發(fā)射率表面487，以便朝著翅片481的吸熱表面反射回到達開口 486的頂部的任何太陽能。絕熱面板483還位于前翅片481的前(朝著定日鏡)表面之上，并且進一步的絕熱面板483位于后翅片481的后(并非朝著定日鏡)表面之上。絕熱面板492還覆蓋側(cè)閉合吸熱面板491的外表面。
[0126]參照圖58到圖61，在圖58中以截面端視圖示出了太陽能接收器102的另一有利的配置，并且在圖59中示出了該配置的截面平面圖。該面板配置與圖46和圖47實施方式相似，其中，在階梯狀或垂直偏移的設(shè)置中形成兩個三角棱鏡開口。然而，在該實例中，面板被示出為具有周圍的絕熱體。圖60和圖61為圖58和圖59的接收器的上部和下部透視圖。
[0127]在圖58和圖59配置中，多個接收器面板111放在偏移的倒“V”配置中(從側(cè)邊的角度來看，如圖58中所示)，其中，面板111形成一對隔開的倒“V”形開口 162，這些開口從最后面到最前面(相對于定日鏡視場)向上逐漸偏移，以便形成開口 162。參照圖59，額外的接收器面板111形成封閉開口 162的端部的端蓋401，以用于防止來自開口 162的對流損耗，并且通過直接吸收或者通過在開口 162內(nèi)的另一表面上反射，用于捕獲從朝著定日鏡視場106的側(cè)邊定位的定日鏡中引導(dǎo)的太陽能。在圖58和圖59中，太陽能接收器102被示出為具有兩個倒“V”形開口，但是要理解的是，可具有一個倒“V”形開口，或者可具有三個或更多個倒“V”形開口。同樣，示出了太陽能接收器102，且每個倒“V”形開口的長度僅為一個面板，而開口的長度可能為2、3、4或者更多個面板。每對面板相對于位于其后的一對面板的垂直偏移“α ”將為面板厚度(在圖2中的尺寸C)的0-2倍量級，與在前面的實例中的情況一樣。
[0128]外殼的壁部優(yōu)選由253ΜΑ奧氏體不銹鋼(或者任何合適的高溫導(dǎo)熱材料(例如，800Η奧氏體鋼或合金，例如因科鎳))制成，這些材料制成為光面2Β類型。朝著開口 162的內(nèi)部并且相對于定日鏡視場106朝前的面板111的表面191具有不銹鋼材料的天然2Β型光面，以便提供一定程度的發(fā)射率，這促使在表面192上重新輻射一部分入射的太陽能，該表面是相對于定日鏡視場106朝后的表面。另一方面，朝后的表面將優(yōu)選涂有穩(wěn)健的高溫吸熱(黑色-特定吸收率為0.80-1.0)涂料、表面處理劑或者其他合適的涂層。形成端蓋401的額外接收器面板111的朝內(nèi)表面具有不銹鋼材料的天然2Β型光面(特定發(fā)射率0.7)，或者可拋光(特定發(fā)射率0.2)或者可為拋光面(發(fā)射率0.2)，或者可設(shè)置有進一步的表面處理劑或涂層，以實現(xiàn)介質(zhì)發(fā)射率表面(在0.3-0.8范圍內(nèi))，這造成在開口 162的其他內(nèi)部表面上重新輻射一部分入射的太陽能。
[0129]如圖60和圖61中所示，太陽能接收器102的倒“V”形組件的朝外側(cè)邊、前面、背面以及頂部由絕熱面板包圍，與上述設(shè)置一樣。尤其地，每個倒“V”形組件的面板111的前(朝著定日鏡)外表面由絕熱面板583和585覆蓋。進一步的絕熱面板582和584位于每個倒“V”形組件的后(并非朝著定日鏡)表面之上。絕熱面板492還覆蓋側(cè)閉合吸熱面板401的外表面。接收器面板111的頂部均由額外的絕熱面板586和587覆蓋，而面板111的邊緣由絕熱面板591、592以及593覆蓋。額外的絕熱面板589覆蓋在形成倒“V”形的正面的傾斜面板之上延伸的側(cè)面板401的朝內(nèi)表面的那些部分。
[0130]參照圖62和圖63，在圖62中以端視圖示出了太陽能接收器102的另一有利的配置，并且在圖63中示出了該配置的透視圖。與圖38的設(shè)置的配置相似，在該面板配置中，在階梯狀或垂直偏移的設(shè)置中形成兩個三角棱鏡開口 162。然而，在該實例中，面板被示出為具有封閉開口的端部的光學(xué)透明的面板621 (未示出絕熱面板)。
[0131]在圖62和圖63配置中，多個接收器面板111放在偏移的倒“V”配置中(從側(cè)邊的角度來看，如圖62中所示)，其中，面板111形成一對隔開的倒“V”形開口 162，這些開口從最后面到最前面(相對于定日鏡視場)向上逐漸偏移，以便形成開口 162。例如，可以為熔融石英的透明面板621形成封閉開口 162的端部的端蓋，以用于限制對流造成的熱損耗，同時允許太陽能從開口的側(cè)邊進入開口 162內(nèi)。在圖62和圖63中，太陽能接收器102被示出為具有兩個倒“V”形開口，但是要理解的是，可具有一個倒“V”形開口，或者可具有三個或更多個倒“V”形開口。同樣，示出了太陽能接收器102，且每個倒“V”形開口的長度僅為一個面板，而開口的長度可能為2、3、4或者更多個面板。每個面板相對于位于其后的一個面板的垂直偏移“α ”將為面板厚度(在圖2中的尺寸C)的0-2倍量級。
[0132]在圖62和圖63中的外殼的壁部優(yōu)選由253ΜΑ奧氏體不銹鋼(或者任何合適的高溫導(dǎo)熱材料(例如，800Η奧氏體鋼或合金，例如因科鎳))制成，這些材料制成為光面2Β類型。朝著開口 162的內(nèi)部并且相對于定日鏡視場106朝前的面板111的表面191可具有不銹鋼材料的天然2Β型光面(特定發(fā)射率0.7)，或者可為拋光面(特定發(fā)射率0.2-0.3)，或者可設(shè)置有另一合適的表面涂層或處理劑(在0.3-0.8范圍內(nèi)的特定發(fā)射率)，這促使在開口的內(nèi)部的表面192上重新輻射一部分入射的太陽能，該表面是相對于定日鏡視場106朝后的表面。另一方面，朝后的表面192將優(yōu)選涂有穩(wěn)健的高溫吸熱(例如，黑色-特定吸收率的范圍為0.8-1.0，優(yōu)選為0.90-1.0)涂料、表面處理劑或者其他合適的涂層。
[0133]在圖64、圖65和圖66中示出了進一步的實施方式，該實施方式示出了多個接收器面板111，這些面板被配置為并排(即，平行地)定位并且從塔101(在該圖中未示出)中懸掛的一對倒“V”組件641、642。在該實施方式中的配置與圖29的配置相似，除了在這種情況下，接收器面板的組件旨在旋轉(zhuǎn)，以便朝著定日鏡視場引導(dǎo)開口 162的長軸以外。面板111形成一對倒“V”形開口 162，并且每個倒“V”形組件641、642包括四個面板，這四個面板設(shè)置為共同成角度的兩個并排對，以形成兩個面板長度的倒“V”形組件。在替換的設(shè)置(未示出)中，每個組件641、642可具有其多個倒“V”形對面板，這些面板從最后面到最前面(相對于定日鏡視場，即，遠離塔)向上逐漸偏移(偏移距離“α ”)，以便為整個組件提供太陽能的更好曝光。與在圖29實施方式中一樣，每個開口 162的一端(后端或塔端)由另一接收器面板241閉合。然而，與圖29實施方式不同，每個開口 162的另一端(朝著定日鏡視場的端部)由透明面板621局部封閉，例如，該面板可為熔融石英，形成封閉開口162的前端的端蓋，以用于限制對流造成的熱損耗，同時允許更多的太陽能從定日鏡視場的中心進入開口 162內(nèi)。在圖64、圖65以及圖66中，太陽能接收器102被示出為具有兩個并排的倒“V”形開口 621，但是要理解的是，可具有一個倒“V”形開口，或者可具有三個或更多個倒“V”形開口。同樣，示出了太陽能接收器102，且每個倒“V”形開口的長度為兩個面板，而開口的長度可能為1、3、4或者更多個面板。每對面板相對于位于其后的那對面板的可能垂直偏移“α ”(上面提及，但未示出)將為面板厚度(在圖2中的尺寸C)的0-2倍量級。
[0134]在面板組件102、641、642的底部的開口 62、162、486可完全或部分由絕熱磚或熔融石英面板(未示出)封閉，以用于限制對流造成的熱損耗，同時剩下更小的孔，可從定日鏡中引導(dǎo)太陽能穿過這些孔。
[0135]在圖64、圖65和圖66中的外殼的壁部再次優(yōu)選由253ΜΑ奧氏體不銹鋼(或者任何合適的高溫導(dǎo)熱材料(例如，800Η奧氏體鋼或合金，例如因科鎳))制成，這些材料制成為光面2Β類型。朝著開口 162的內(nèi)部并且相對于定日鏡視場106朝前的面板111的表面643可具有不銹鋼材料的天然光面(特定發(fā)射率0.7)，或者可具有拋光面(特定發(fā)射率0.2-0.3)，或者可設(shè)置有另一合適的表面涂層或處理劑(在0.3-0.8范圍內(nèi)的特定發(fā)射率)，這促使在表面644上重新輻射一部分入射的太陽能，這些表面是相對于定日鏡視場106朝著側(cè)邊的表面。另一方面，朝著側(cè)邊的表面644將優(yōu)選涂有穩(wěn)健的高溫吸熱(例如，黑色-特定吸收率的范圍為0.8-1.0，優(yōu)選為0.90-1.0)涂料、表面處理劑或者其他合適的涂層。
[0136]太陽能接收器102的倒“V”形面板組件的側(cè)邊、前面、背面以及頂部的外表面將由絕熱面板包圍，與上述外表面一樣，例如，在圖58-61實施方式的描述中，除了未覆蓋透明面板621以外。
[0137]參照圖73，示出了另一實施方式，該實施方式是圖6到圖15的實施方式的變形。在這種情況下，吸收器面板111與圖71的吸收器面板相似，且具有多個平行的蛇形管組件。與圖71實施方式的出口一樣，定位出口 683、684、685，然而，在該實施方式中，入口 686、687、688定位成通過后端壁16 (即，離定日鏡視場最遠的壁部)的下端進入，其中，保護這些入口遠離由定日鏡視場在組件上反射的太陽能。在這種情況下，面板111被配置為產(chǎn)生多個開口 62，這些開口具有直角棱鏡的形狀，與在圖6到圖15中的形狀相似，然而，由于面板通過安裝孔732由位于面板的頂部的凸緣731懸掛，所以安裝設(shè)置不同。凸緣731可以為端壁15和16的延伸部分。開口 62的頂部由具有可發(fā)射的下部(B卩，內(nèi)部)表面(與上述發(fā)射表面相似)的耐火面板61封閉。為了最小化熱損耗，作為接收器組件的外表面的接收器面板111的表面可由絕熱面板(為了清晰起見，未示出，但是參照前面的實例)覆蓋。組件的后面由面板734封閉，這些面板734可以為具有發(fā)射表面(再次與上述發(fā)射表面相似)的耐火面板(示出)，或者可以為吸收器面板(例如，面板111)。組件的前面由面板733封閉，這些面板733可以為透明石英面板或者具有朝著空腔62的內(nèi)部的發(fā)射表面(再次與上述發(fā)射表面相似)的耐火面板。在該實施方式中描述的變化可包含在任何上述實施方式中。在面板的頂壁中，開口 51允許內(nèi)部空氣在制造期間擴大，與上述實施方式一樣，并且可焊接地封閉或者用作端口。一個開口 51被示出為具有填充噴嘴735，連接該噴嘴以便允許為空隙空間填充石墨粉(參照下面圖74的描述)。
[0138]圖74示出了接收器面板111，且去除了一個側(cè)壁，示出了形成石墨堆芯的石墨板689、692、701。在石墨板與外殼的壁部之間(例如，在圖74中可見的板塊689、692、701與已經(jīng)去除的壁部之間)將具有空隙。更大的空隙741在石墨堆芯的頂部與外殼的頂部之間形成貯存器。在這種情況下，貯存器741和空隙填裝有石墨粉。石墨粉在外殼的壁部與石墨堆芯之間增強熱傳遞。填充噴嘴735與貯存器741進行連通，以便能夠在外殼內(nèi)填充空隙并且裝滿貯存器731。貯存器731儲存額外的石墨粉，以在熱循環(huán)期間發(fā)生外殼和堆芯的膨脹和收縮時，防止打開空間。在任何上述實施方式中，可使用這種設(shè)置。
[0139]通過使用可組裝到各種太陽能接收器配置內(nèi)的模塊化接收器面板，可實現(xiàn)簡單快速的現(xiàn)場安裝，且對現(xiàn)場準備要求極小。在各種可選配置的一個優(yōu)選配置中，接收器面板可輸送到現(xiàn)場組裝，并且全面進行測試，以用于與相關(guān)的絕熱面板一起簡單地安裝在塔上。
[0140]通過簡化設(shè)計，實現(xiàn)降低成本，具有僅一個基本的面板設(shè)計以及通過在重復(fù)模式中增加面板可擴展的單個基礎(chǔ)配置，從而最大化利用關(guān)鍵材料，并且根據(jù)安裝的總成本的百分比，最大化石墨和熱交換器管道成本。
[0141]在優(yōu)選的實施方式中，在單個(非現(xiàn)場)位置，接收器面板可由可能由2到4個供應(yīng)商供應(yīng)的預(yù)先制造的部件制成。在組裝之后，面板可密封，并且在制造現(xiàn)場進行QC測試。因此，面板不需要在現(xiàn)場進一步組裝或測試。面板設(shè)計還優(yōu)化使用具有標準尺寸的非常少量地制造的石墨和高壓管。通過懸掛面板，實現(xiàn)在現(xiàn)場將面板組裝到太陽能接收器內(nèi)，并且通過使用多個組合的面板來增大總裝配的尺寸，該設(shè)置可被配置為適合具有不同的熱儲存能力的不同應(yīng)用。由于懸掛該設(shè)置，所以面板的下表面14可暴露到太陽輻射中，并且在太陽能接收器或熱屏蔽下不是支撐基底結(jié)構(gòu)，以便保護基底。因此，由懸掛的面板通過其基底捕獲額外的熱量。
[0142] 通過使用堆疊在另一石墨的頂部上的并且懸掛在外殼的覆蓋‘表層’內(nèi)的石墨板，由于作用在石墨堆芯上的重力，所以可拉緊表層，以便在‘表層’在溫度下擴大時，消除或者至少最小化會另外減少熱量向石墨的傳遞的表層屈曲。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能接收器，包括面板，所述面板包括石墨堆芯；包圍所述石墨堆芯的大致氣密外殼；包括熱交換管的熱交換器，所述熱交換器包括熱交換器入口以及熱交換器出口，所述熱交換管至少部分嵌入所述石墨堆芯內(nèi)，所述熱交換器入口以及所述熱交換器出口延伸穿過所述外殼，并且在所述熱交換器入口以及所述熱交換器出口周圍密封所述外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能接收器，其中，所述熱交換器入口以及所述熱交換器出口中的一個包括熱交換器排液管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能接收器，其中，所述熱交換器進一步包括延伸穿過所述外殼的熱交換器排液管，并且在所述熱交換器排液管周圍密封所述外殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的太陽能接收器，其中，所述外殼具有兩個隔開的側(cè)壁，所述兩個隔開的側(cè)壁由一個或多個其他壁在所述側(cè)壁外圍周圍連接在一起以形成封閉的容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能接收器，其中，所述一個或多個其他壁中的一個或一部分是形成外殼的基底的底壁，并且所述石墨堆芯被定位為與所述基底以及所述外殼的兩個所述側(cè)壁中的至少一個進行熱連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能接收器，其中，所述接收器的元件的至少兩個側(cè)邊與所述石墨堆芯進行熱連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的太陽能接收器，其中，所述外殼的所述底壁包括彎曲成“U”形的單塊壁材料，其中，所述基底過渡為經(jīng)弧形彎曲部連接的各個所述側(cè)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述石墨堆芯具有符合所述外殼的內(nèi)部形狀的形狀，并且具有構(gòu)形為符合所述外殼的所述底壁的內(nèi)部形狀的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的太陽能接收器，其中，所述外殼包括多個安裝凸緣延伸部，所述安裝凸緣延伸部從所述外殼延伸并且能夠懸掛和支撐所述接收器的元件的重量，所述安裝凸緣延伸部包括在其內(nèi)的安裝孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能接收器，其中，所述凸緣從在所述外殼的相鄰壁之間的接合點延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能接收器，其中，每個安裝凸緣包括超過所連接的相鄰壁的一個壁的延伸部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的太陽能接收器，其中，每個安裝凸緣包括超過所連接的相應(yīng)側(cè)壁的一個端壁的延伸部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述石墨堆芯包括多個堆疊的石墨板，至少一個下部石墨板的輪廓與在所述基底與所述外殼的側(cè)壁的下部之間的過渡部的形狀匹配。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項所述的太陽能接收器，其中，至少一些所述熱交換管在所述熱交換器處于環(huán)境溫度下時為被壓縮的線圈或蛇形形式，使得在暴露到太陽能下由于熱膨脹而造成容器擴大時，釋放被壓縮的線圈式或蛇形管的壓縮。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述熱交換器線圈包括多個直管部分，所述多個直管部分平行地設(shè)置并且在其端部連接以形成線圈，所述直管部分設(shè)置在形成多行直管部分的平行平面內(nèi)，在每行中具有兩個直管部分，并且在每行中的每個所述直管部分與在相鄰行中的直管部分對準，使得所述直管部分也形成在與第一次提及的平行平面垂直的平面內(nèi)設(shè)置的相鄰列。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的太陽能接收器，其中，在所述熱交換器的第一端，在每行中的所述直管部分由第一 U形連接管部分成對連接，并且在所述熱交換器的第二端，在每行中的每個直管部分由第二U形連接管部分連接至在相鄰的兩行的一行中的直管部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的太陽能接收器，其中，在每個面板中具有兩個或更多個線圈。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項所述的太陽能接收器，其中，每個線圈的熱交換器入口管和熱交換器出口管通過互連管部分連接至在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行中的每行中的一個直管。
19.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述熱交換管和排液管被設(shè)置為在所述面板從垂直方向到一側(cè)構(gòu)成高達21°的角度時，允許液體從所述熱交換器的頂部排到所述熱交換器的底部，由此沒有連接管部分存在從所述熱交換器的頂部排到底部的液體的向上路線。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述熱交換器線圈包括多個直管部分，所述多個直管部分平行地設(shè)置并且在其端部連接以形成蛇形管組件，所述直管部分設(shè)置在平面內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的太陽能接收器，包括在平行平面內(nèi)形成的多個蛇形管組件，并且相鄰的蛇形管組件的所述直管部分形成行，在設(shè)置在與蛇形形狀的所述平行平面垂直的平面內(nèi)的每行中具有兩個或更多個直管部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的太陽能接收器，其中，在所述熱交換器的第一端，每個直管部分由第一U形連接管部分連接至在相鄰的兩行相同蛇形管組件的一行中的直管部分，并且在所述熱交換器的第二端，每個直管部分由第二 U形連接管部分連接至在相鄰的兩行相同蛇形管組件中的另一行的直管部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求20、21或22所述的太陽能接收器，其中，在每個面板中具有兩個或更多個蛇形管組件。
24.根據(jù)權(quán)利要求20、21或22所述的太陽能接收器，其中，在每個面板中具有三個蛇形管組件。
25.根據(jù)權(quán)利要求20到24中任一項所述的太陽能接收器，其中，每個蛇形管組件的熱交換器入口管和熱交換器出口管通過互連管部分連接至在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行中的每行中的一個直管。
26.根據(jù)權(quán)利要求20到25中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述熱交換管被設(shè)置為允許液體從所述熱交換器的頂部排到所述熱交換器的底部，并且位于所述熱交換器的底部的所述熱交換器入口也是所述排液管的出口。
27.根據(jù)權(quán)利要求1到26中任一項所述的太陽能接收器，其中，成形的石墨板位于每行管道之間，并且覆蓋板放置在直管部分的所述入口端行和直管部分的所述出口端行之上，以包圍大部分所述熱交換管。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的太陽能接收器，其中，所述石墨板而非所述覆蓋板均包括兩個相反的表面，每個表面具有符合所述直管部分的形狀和半徑的凹槽，使得相鄰成對的板包圍相應(yīng)直管部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的太陽能接收器，其中，所述石墨板而非所述覆蓋板均包括兩個相反的表面，所述表面的凹槽的形狀和半徑大于所述直管部分的形狀和半徑，使得相鄰成對的板包圍相應(yīng)直管部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的太陽能接收器，其中，所述石墨板而非所述覆蓋板的凹槽延伸為在所述熱交換器的第一端包圍所述互連管部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求18到21或25到30中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述石墨板的端部在所述熱交換器的第二端被凹陷為容納連接來自相鄰行直管部分的直管部分的所述連接管部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求25到30中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述石墨板的端部在所述熱交換器的第一端被凹陷為容納連接來自相鄰行直管部分的直管部分的所述連接管部分。
33.根據(jù)權(quán)利要求18到32中任一項所述的太陽能接收器，其中，下部覆蓋板在符合所述直管部分的形狀和半徑的一個表面上具有凹槽，并且在與所述一個表面相對的表面與所述下部覆蓋板的側(cè)邊之間的邊緣是圓角或倒角的。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的太陽能接收器，其中，所述下部覆蓋板的凹槽延伸為在所述熱交換器的第一端包圍所述互連管部分。
35.根據(jù)權(quán)利要求18到34所述的太陽能接收器，其中，上部覆蓋板在面朝相鄰的石墨板的表面上具有凹口，以容納入口和出口管而不限制其熱膨脹。
36.根據(jù)權(quán)利要求1到35中任一項所述的太陽能接收器，其中，石墨或管道未占據(jù)的在所述外殼內(nèi)的空隙空間的容量在工作溫度下為所述外殼的內(nèi)部容量的4% -10%的范圍內(nèi)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的太陽能接收器，其中，石墨或管道未占據(jù)的在所述外殼內(nèi)的空隙空間的容量在工作溫度下為所述外殼的內(nèi)部容量的5% -7%的范圍內(nèi)。
38.根據(jù)權(quán)利要求1到37中任一項所述的太陽能接收器，其中，在所述外殼內(nèi)的空隙空間填充有惰性氣體。
39.根據(jù)權(quán)利要求1到37中任一項所述的太陽能接收器，其中，在所述外殼內(nèi)的空隙空間填充有石墨粉。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的太陽能接收器，其中，貯存器被定位為與所述外殼的內(nèi)部連通，所述貯存器包含石墨粉，由此將石墨粉從所述貯存器中提供給所述外殼的內(nèi)部以填充通過擴大所述外殼來產(chǎn)生的額外空隙空間。
41.根據(jù)權(quán)利要求1到40中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述太陽能接收器包括兩個或更多個接收器面板，所述面板被配置和安裝為形成向下的開口腔。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的太陽能接收器，其中，所述空腔形成有接收器面板和絕熱面板的組合。
43.根據(jù)權(quán)利要求41或42所述的太陽能接收器，其中，所述太陽能接收器包括多個接收器面板，所述面板被設(shè)置為形成具有直角棱鏡的形狀的開口。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的太陽能接收器，其中，通過絕熱體封閉所述直角棱鏡開口的頂部，并且封閉直角棱鏡形狀的開口的頂部的所述絕熱體的底面具有朝著所述開口的發(fā)射表面。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的太陽能接收器，其中，通過絕熱體封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的太陽能接收器，其中，封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部的所述絕熱體的內(nèi)表面是朝著所述開口的發(fā)射表面。
47.根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的太陽能接收器，其中，由透明材料片封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部。
48.根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的太陽能接收器，其中，由接收器面板封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部。
49.根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的太陽能接收器，其中，所述太陽能接收器包括多個接收器面板，所述多個接收器面板設(shè)置在倒“V”形配置中以便形成具有三角棱鏡的形狀的開口，在處于使用中位置時，所述開口具有一個水平的平行四邊形側(cè)邊。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的太陽能接收器，其中，由其他接收器面板封閉所述三角棱鏡的形狀的開口的端部。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的太陽能接收器，其中，通過絕熱體封閉所述三角棱鏡的形狀的開口的端部。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的太陽能接收器，其中，封閉所述三角棱鏡的形狀的開口的端部的所述絕熱體的內(nèi)表面是朝著所述開口的發(fā)射表面。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的太陽能接收器，其中，由透明材料片封閉所述三角棱鏡的形狀的開口的端部。
54.根據(jù)權(quán)利要求41到53中任一項所述的太陽能接收器，其中，部分封閉所述向下的開口空腔，以便形成能引導(dǎo)太陽能穿過的孔。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的太陽能接收器，其中，由絕熱面板或絕熱磚部分封閉所述向下的開口空腔。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的太陽能接收器，其中，由熔融石英面板部分封閉所述向下的開口空腔。
57.根據(jù)權(quán)利要求41到56中任一項所述的太陽能接收器，其中，通過絕熱體覆蓋形成所述太陽能接收器的所述接收器面板的外表面。
58.根據(jù)權(quán)利要求41到57中任一項所述的太陽能接收器，其中，所述太陽能接收器安裝為從塔中懸掛而下，并且由位于所述塔的基底周圍的定日鏡在位于所述太陽能接收器中的開口處引導(dǎo)能量。
59.一種制造太陽能接收器的方法，所述太陽能接收器包括面板，所述面板包括石墨堆芯；包圍所述石墨堆芯的大致氣密外殼；包括熱交換管的熱交換器，所述熱交換器包括熱交換器入口以及熱交換器出口，所述熱交換管至少部分嵌入所述石墨堆芯內(nèi)，所述熱交換器入口以及所述熱交換器出口延伸穿過所述外殼，并且在所述熱交換器入口以及所述熱交換器出口周圍密封所述外殼，所述方法包括: a)制造具有蛇形線圈形狀的所述熱交換器； b)在所述熱交換器的單獨線圈之間插入刻槽石墨板，以形成所述石墨堆芯，使得所述線圈包含在凹槽內(nèi)； c)將所述石墨和所述熱交換器插入所述外殼內(nèi)；以及 d)在所述入口和所述出口周圍密封所述外殼并且密封開口，其中，所述入口和所述出口穿過所述外殼。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，所述熱交換器入口以及所述熱交換器出口中的一個包括熱交換器排液管。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，所述熱交換器進一步包括延伸穿過在所述外殼中的開口的熱交換器排液管，并且所述方法包括在所述熱交換器排液管周圍密封所述開□。
62.根據(jù)權(quán)利要求59、60或61所述的方法，其中，所述外殼具有兩個隔開的側(cè)壁，并且所述方法包括在所述側(cè)壁外圍周圍連接所述兩個隔開的側(cè)壁和一個或多個額外壁，以形成封閉的容器。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中，所述一個或多個額外壁中的一個或一部分是形成所述外殼的基底的底壁，并且在所述石墨堆芯位于所述外殼內(nèi)時，所述石墨堆芯放置成與所述基底以及所述外殼的兩個側(cè)壁中的至少一個進行熱連通。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中，所述石墨堆芯被放置成與所述接收器的元件的至少兩個側(cè)邊進行熱連通。
65.根據(jù)權(quán)利要求63或64所述的方法，其中，通過使單塊壁材料彎曲成“U”形，形成所述外殼的底壁，其中，所述基底過渡為經(jīng)弧形彎曲部連接的各個側(cè)壁。
66.根據(jù)權(quán)利要求61到63中任一項所述的方法,其中，所述石墨堆芯被構(gòu)形為符合所述外殼的內(nèi)部形狀，并且具有構(gòu)形為符合所述外殼的底壁的彎曲部分的內(nèi)部形狀的一部分。
67.根據(jù)權(quán)利要求59到66中任一項所述的方法，其中，多個安裝凸緣形成為從所述外殼延伸，所述安裝凸緣能夠懸掛和支撐所述接收器的元件的重量，并且所述凸緣包括形成在其內(nèi)的安裝孔。
68.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中，所述安裝凸緣形成為從在所述外殼的相鄰壁之間的接合點延伸。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中，每個安裝凸緣形成為超過所連接的相鄰壁的一個壁的延伸部分。
70.根據(jù)權(quán)利要求68或69所述的方法，其中，每個安裝凸緣形成為超過所連接的相應(yīng)側(cè)壁的一個端壁的延伸部分。
71.根據(jù)權(quán)利要求59到70中任一項所述的方法，其中，通過堆疊多個石墨板，形成所述石墨堆芯，并且一個下部石墨板形成有輪廓，所述輪廓與在所述基底與所述外殼的側(cè)壁的下部之間的過渡部的形狀匹配。
72.根據(jù)權(quán)利要求59到71中任一項所述的方法，其中，在密封所述接收器面板的所述外殼時，在所述石墨堆芯內(nèi)和在所述石墨堆芯與所述外殼之間的任何空隙包含空氣，使得在所述接收器面板的第一加熱部上，少量石墨將氧化，直到消耗完在空氣中的氧氣。
73.根據(jù)權(quán)利要求59到72中任一項所述的方法，其中，在密封所述接收器面板的所述外殼時，注入惰性氣體以填充在所述石墨堆芯內(nèi)和在所述石墨堆芯與所述外殼之間的任何空隙。
74.根據(jù)權(quán)利要求59到73中任一項所述的方法，其中，在組裝期間，至少一些所述熱交換管制造成線圈形式，并且在所述熱交換器處于環(huán)境溫度下時被壓縮，使得在暴露到太陽能下由于熱膨脹而造成容器擴大時，釋放被壓縮的線圈式或蛇形管的壓縮。
75.根據(jù)權(quán)利要求59到74中任一項所述的方法，其中，所述熱交換器線圈包括多個直管部分，所述多個直管部分設(shè)置在形成多行直管部分的平行平面內(nèi)，在每行中具有兩個直管部分，并且在每行中的每個所述直管部分與在相鄰行中的直管部分對準，使得所述直管部分也形成與第一次提及的平行平面垂直的平面，并且所述直管部分通過在其端部連接來形成為蛇形線圈。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，包括使用第一U形連接管部分，在每行所述熱交換器中的第一端將每行所述直管部分連接在一起，并且包括使用第二 U形連接管部分，連接在每行所述熱交換器中的第二端的每個直管部分和在相鄰的兩行的一行中的直管部分。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，其中，在每個面板中具有兩個線圈。
78.根據(jù)權(quán)利要求59到73中任一項所述的方法，其中，在組裝期間，至少一些所述熱交換管制造成線圈形式，并且在所述熱交換器處于環(huán)境溫度下時被壓縮，使得在暴露到太陽能下由于熱膨脹而造成容器擴大時，釋放被壓縮的蛇形管的壓縮。
79.根據(jù)權(quán)利要求59到74中任一項或權(quán)利要求78所述的方法，其中，所述熱交換器線圈包括多個直管部分，所述直管部分平行地設(shè)置并且通過在其端部連接來形成為平面蛇形形式。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的方法，其中，多個蛇形形式形成在平行平面內(nèi)，并且相鄰的蛇形形式的所述直管部分形成為行，在設(shè)置在與蛇形形式的平行平面垂直的平面內(nèi)的每行中，具有兩個或更多個直管部分。
81.根據(jù)權(quán)利要求79或80所述的方法，包括使用第一U形連接管部分，連接每個直管部分的第一端和蛇形形式的相鄰直管部分的第一端，并且使用第二 U形連接管部分，連接在第二端的蛇形形式的每個直管部分和蛇形形式的另一相鄰的直管部分。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中，在每個面板中具有兩個或更多個蛇形形式。
83.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中，在每個面板中具有三個蛇形形式。
84.根據(jù)權(quán)利要求75到83中任一項所述的方法，包括通過互連管部分將熱交換器入口管和熱交換器出口管分別連接至在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行中的每行中的一個直管。
85.根據(jù)權(quán)利要求75到84中任一項所述的方法，其中，所述面板被安裝為與從垂直方向到一側(cè)構(gòu)成高達21°的角度，由此所述熱交換管和排液管被設(shè)置為允許液體從所述熱交換器的頂部排到底部，且沒有連接管部分存在從所述熱交換器的頂部排到底部的液體的向上路線。
86.根據(jù)權(quán)利要求75到84中任一項所述的方法，其中，所述面板被安裝為與從垂直方向到一側(cè)構(gòu)成高達45°的角度，由此所述熱交換管和排液管被設(shè)置為允許液體從熱交換器的頂部排到底部，且沒有連接管部分存在從所述熱交換器的頂部排到底部的液體的向上路線。
87.根據(jù)權(quán)利要求59到86中任一項所述的方法，其中，石墨板成形并且插入每行管道之間，并且覆蓋板放置在直管部分的入口端行和直管部分的出口端行之上，以包圍大部分所述熱交換管。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的太陽能接收器，包括使所述石墨板而非所述覆蓋板的兩個相反的表面具有凹槽，以在所述熱交換器的第一端，符合直管部分和互連管部分的形狀和半徑，并且使石墨板的端部在所述熱交換器的第二端具有凹口，以容納連接來自相鄰行直管部分的直管部分的第二連接管部分，并且在多行直管部分之間插入所述石墨板，由此相鄰成對的板包圍并且密切地符合相應(yīng)直管部分和第一連接管部分。
89.根據(jù)權(quán)利要求87或88所述的太陽能接收器，包括在所述熱交換器的第一端，使下部覆蓋板在符合直管部分和互連管部分的形狀和半徑的一個表面上具有凹槽，并且使在與所述一個表面相對的表面與所述下部覆蓋板的側(cè)邊之間的下部覆蓋板的邊緣成圓角。
90.根據(jù)權(quán)利要求87、88或89所述的太陽能接收器，包括使直管部分的第一端略微彈開，以允許所述石墨板插入超過第一連接管部分的并且在相鄰行線圈之間的所制造的熱交換管內(nèi)。
91.根據(jù)權(quán)利要求87、88或89所述的太陽能接收器，包括在制造期間，至少使所述熱交換器線圈的第一端隔開大于或等于石墨板的板厚的間距，在最終組裝時，所述第一端位于所述間距之間以允許板塊插入在相鄰行線圈之間的所制造的熱交換管內(nèi)，并且在所述線圈之間插入所述石墨板之后，將所述管道的線圈壓縮成與所述石墨接觸。
92.根據(jù)權(quán)利要求87到91中任一項所述的方法，其中，上部覆蓋板在朝著相鄰的石墨板的表面上具有凹口，以容納入口和出口管而不限制其熱膨脹。
93.根據(jù)權(quán)利要求59到92中任一項所述的方法，其中，在將所述石墨密封到所述外殼內(nèi)時，石墨或管道未占據(jù)的在所述外殼內(nèi)的空隙空間的容量在工作溫度下為所述外殼的內(nèi)部容量的4% -10%的范圍內(nèi)。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，其中，所述石墨堆芯或管道未占據(jù)的在所述外殼內(nèi)的空間的容量在工作溫度下為所述外殼的內(nèi)部容量的5% -7%的范圍內(nèi)。
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中，所述石墨堆芯或管道未占據(jù)的在所述外殼內(nèi)的空間的容量包含石墨粉。
96.根據(jù)權(quán)利要求95所述的方法，其中，所述石墨堆芯或管道未占據(jù)的在所述外殼內(nèi)的空間的容量填充有石墨粉。
97.根據(jù)權(quán)利要求59到96中任一項所述的方法，包括將所述太陽能接收器配置為包括兩個或更多個接收器面板，所述面板被安裝為形成向下的開口腔。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，包括為所述空腔形成有接收器面板和絕熱面板的組口 ο
99.根據(jù)權(quán)利要求97或98所述的方法，包括將所述太陽能接收器配置為包括多個接收器面板，所述面板被設(shè)置為形成具有直角棱鏡的形狀的開口。
100.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，包括通過絕熱體封閉所述直角棱鏡開口的頂部，并且在絕熱的底面上，提供朝著所述開口的發(fā)射表面。
101.根據(jù)權(quán)利要求99或100所述的方法，包括通過絕熱體封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部。
102.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，包括在封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部的絕熱體的內(nèi)表面上，提供朝著所述開口的發(fā)射表面。
103.根據(jù)權(quán)利要求99或100所述的方法，包括由透明材料片封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部。
104.根據(jù)權(quán)利要求99或100所述的方法，包括由其他接收器面板封閉所述直角棱鏡形狀的開口的端部。
105.根據(jù)權(quán)利要求97或98所述的方法，包括通過在倒“V”形配置中設(shè)置多個接收器面板來組裝所述太陽能接收器，以形成具有三角棱鏡的形狀的開口，在處于使用中位置時，所述開口具有一個水平的平行四邊形側(cè)邊。
106.根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，進一步包括由其他接收器面板封閉所述三角棱鏡的形狀的開口的端部。
107.根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，進一步包括通過絕熱體封閉所述三角棱鏡的形狀的開口的端部。
108.根據(jù)權(quán)利要求107所述的方法，包括為封閉三角棱鏡形狀的開口的端部的所述絕熱體的內(nèi)表面提供朝著所述開口的發(fā)射表面。
109.根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，包括由透明材料片封閉所述三角棱鏡形狀的開口的端部。
110.根據(jù)權(quán)利要求97到109中任一項所述的方法，其中，部分封閉所述向下的開口空腔，以形成能引導(dǎo)太陽能穿過的孔。
111.根據(jù)權(quán)利要求110所述的方法，其中，由絕熱面板或絕熱磚部分封閉所述向下的開口空腔。
112.根據(jù)權(quán)利要求110所述的方法，其中，由熔融石英面板部分封閉所述向下的開口空腔。
113.根據(jù)權(quán)利要求97到112中任一項所述的方法，包括通過絕熱體覆蓋形成所述太陽能接收器的所述接收器面板的外表面。
114.根據(jù)權(quán)利要求97到113中任一項所述的方法，包括將所述太陽能接收器安裝為從塔中懸掛而下，并且由位于所述塔的基底周圍的定日鏡在位于所述太陽能接收器中的開口處引導(dǎo)能量。
【文檔編號】F24J2/00GK104350336SQ201380030287
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】尼古拉斯·約爾丹·貝恩, 加里·詹姆斯·巴多克, 邱賜福, 戴維·約翰·雷諾茲, 亞歷山大·麥基克倫·哈迪·麥克尼爾, 阿達姆·蒂莫西·勞斯, 巢俊 申請人:石墨能源公眾有限公司