背景技術(shù)：

以下涉及太陽能發(fā)電領(lǐng)域和相關(guān)領(lǐng)域。在已知的聚光式太陽能(CSP)系統(tǒng)設(shè)計中，定日鏡場將太陽能集中到(典型地，塔裝式)太陽能接收器上。流動固體介質(zhì)(如硅砂或具有幾百微米數(shù)量級上的粒度的焙燒硬質(zhì)黏土(calcined flint clay))流動通過太陽能接收器。此流動固體介質(zhì)從集中的光中吸收能量并且由此發(fā)熱。熱流動固體介質(zhì)可以用于各種目的，例如被饋送流化床鍋爐以便生成用于驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)的流。

通過非限制性說明性示例的方式，在以下專利申請中描述了一些這種太陽能聚光器：馬(Ma)的2013年10月3日公開的美國公開號2013/0257056A1，所述專利通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此；以及馬(Ma)等人的2013年10月3日公開的美國公開號2013/0255667A1，所述專利通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此；以及瑪麗亞姆珍等人的2014年4月10日申請的題為“Concentrated Solar Power Solids-Based System(基于固體的聚光式太陽能系統(tǒng))”的美國序列號14/250,160，所述專利通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在本文中所公開的一些方面中，一種聚光式太陽能(CSP)系統(tǒng)包括多個通道、冷固體源、和熱固體接收結(jié)構(gòu)。所述多個通道共同形成具有面向外部的太陽能接收表面的外殼結(jié)構(gòu)，所述太陽能接收表面被成形用于為照射在所述太陽能接收表面上的太陽能輻射限定多條反射光路。在給定CSP系統(tǒng)中，外殼可以是特殊形狀，如圓柱形狀或圓錐形狀或圓柱或圓錐的段等。所述冷固體源被安排成用于將流動固體介質(zhì)饋送到所述通道的開口上端中。所述熱固體接收結(jié)構(gòu)被安排在所述多個通道下方，以便接收離開所述通道的所述開口下端的所述流動固體介質(zhì)。所述通道被定向為使得饋送到所述通道的所述開口上端中的所述流動固體介質(zhì)在重力作用下向下下降通過通道以便離開所述通道的所述開口下端。在本文中的一些說明性實施例中，所述通道的所述太陽能接收表面包括楔形表面，所述楔形表面限定相鄰?fù)ǖ赖男ㄐ伪砻嬷g的多條反射光路。所述楔形表面可以是平面、凸面或凹面。在一些實施例中，所述外殼結(jié)構(gòu)包括相鄰?fù)ǖ乐g的間隙，并且所述間隙被尺寸設(shè)定成隨著所述通道從環(huán)境溫度被加熱到所述通道的工作溫度而適應(yīng)所述通道的熱膨脹。在一些實施例中，所述通道相對于重力方向以一定角度定向，從而使得在重力作用下下降通過所述通道的所述流動固體介質(zhì)沿著所述通道的接近所述面向外部的太陽能接收表面的內(nèi)表面流動。在一些實施例中，擋板元件被布置成均勻地分散通道內(nèi)的固體介質(zhì)。所述流動固體介質(zhì)可以例如是硅砂或焙燒硬質(zhì)黏土。在一些實施例中，所述流動固體介質(zhì)具有范圍從幾微米到幾毫米的粒度。在另一個實施例中，流動固體介質(zhì)具有范圍在幾百微米數(shù)量級上的粒度。

在本文中所公開的一些進(jìn)一步方面中，所述CSP系統(tǒng)包括：塔，所述塔支撐共同形成外殼結(jié)構(gòu)的多個通道；以及地面上的定日鏡場，所述定日鏡場至少部分地圍繞塔并且被配置成用于將太陽能輻射集中到所述外殼結(jié)構(gòu)的太陽能接收表面。所述太陽能系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括熱交換器，所述熱交換器被配置成用于將熱量從熱的流動固體介質(zhì)傳遞至第二介質(zhì)。所述第二介質(zhì)可以例如是水、空氣、或二氧化碳。水對于在壓臨界壓力時使用水的系統(tǒng)而言可以處于液體狀態(tài)和/或蒸汽狀態(tài)，或者對于在超臨界壓力時使用水的系統(tǒng)而言可以處于同質(zhì)(單相)狀態(tài)。

在本文中所公開的一些方面中，聚光式太陽能(CSP)系統(tǒng)包括被安排成用于輸送在重力作用下下降通過通道的流動固體介質(zhì)的多個通道。所述通道形成光吸收表面，所述光吸收表面被配置成用于吸收來自定日鏡場的入射到所述光吸收表面上的太陽能通量的至少50％。在一些實施例中，所述多個通道被安排成用于形成作為面向外部的外殼表面的光吸收表面。所述接收器的所述面向外部的外殼表面是為來自所述定日鏡場的入射到所述光吸收表面上的太陽能通量限定多條反射路徑的齒形表面。所述通道可以例如通過來自架空結(jié)構(gòu)的懸架被單獨地支撐，并且可以具有在通道之間的間隙，所述通道的大小被設(shè)定成適應(yīng)由于在它們被太陽能通量加熱時的熱膨脹所引起的通道的增長以及將熱量傳遞至在重力作用下下降通過通道的流動固體介質(zhì)。在一些實施例中，所述光吸收表面被傾斜為使得所述通道的接近光吸收表面的內(nèi)表面限定下傾通道底面，并且在重力作用下下降通過所述通道的流動固體介質(zhì)沿著下傾底面流動。擋板可以被布置在所述通道內(nèi)部，并且橫跨所述流動固體介質(zhì)在重力作用下下降通過所述通道的下降方向而被定向。在一些實施例中，擋板不接觸通道的內(nèi)壁。通道可以包括楔形壁，所述楔形壁形成光吸收表面，并且所述楔形壁可以為來自定日鏡場的入射到所述光吸收表面上的太陽能通量限定多條反射光路。

以下更加具體的描述了本公開的這些或其他非限制性方面和/或目標(biāo)。

附圖說明

本發(fā)明可采用各種部件和部件的安排的形式，以及各種過程操作和過程操作的安排的形式。附圖只是用于圖示優(yōu)選實施例的目的，并不解釋為對本發(fā)明的限制。本公開包括以下附圖。

圖1圖解地示出了示意性聚光式太陽能(CSP)發(fā)電設(shè)施，左上角插圖中示出了太陽能接收器的放大的俯視圖，并且右上角插圖示出了太陽能接收器的四個通道的放大的透視圖。

圖2圖解地示出了具有圖1的太陽能接收器的一個通道的虛隱藏線的透視圖，還示出了示意性擋板插入物。

圖3圖解地示出了圖2的通道的側(cè)截面視圖，省略了擋板插入物，并且進(jìn)一步示出了：被安排在通道上方的用于將流動固體介質(zhì)饋送到通道的開口上端的冷固體源；以及通道下方的用于接收離開通道的開口下端的流動固體介質(zhì)的熱固體接收結(jié)構(gòu)。

圖4圖解地示出了圖1的太陽能接收器的兩個相鄰?fù)ǖ赖慕孛嬉晥D，展示了在相鄰?fù)ǖ乐g限定的楔形光接收孔徑。

圖5圖解地示出了圖4的一個通道的楔形太陽能接收表面的尖端的截面視圖。

圖6圖解地示出了圖1的太陽能接收器的一個通道的虛隱藏線的透視圖，其中，通道以相對于向下的重力方向的角度α_C被傾斜。

圖7圖解地示出了圖6的通道的側(cè)截面視圖，還示出了示意性擋板插入物，并且進(jìn)一步示出了冷固體源和熱固體接收結(jié)構(gòu)。

圖8至圖10示出了在圖7中分別指示為“部分A”、“部分B”和“部分C”的圖7的截面視圖。

圖11圖解地示出了具有壓印曲線或凹痕60的一個通道。

圖12圖解地示出了單獨支撐的兩個分段的通道20A的透視圖。每個段的下端20B是錐形的以便允許其在被太陽能通量加熱時增長到相鄰段。

具體實施方式

可以參照附圖來獲得本文中所公開的過程和裝置的更完整地理解。這些圖基于展示現(xiàn)有技術(shù)和/或當(dāng)前發(fā)展的便利性和容易度而僅是示意性表示并且因此并不旨在指示其組件或部件的相對大小和尺寸。

盡管為了清晰性而在以下說明中使用了特定術(shù)語，但是這些術(shù)語旨在僅指被選擇用于在附圖中進(jìn)行展示的實施例的特定結(jié)構(gòu)，并且并不旨在限定或限制本公開的范圍。在附圖和以下描述中，將理解的是，相同數(shù)字標(biāo)號指具有相同功能的部件。

除非上下文清楚地另外指明，單數(shù)形式“一個”、“一種”以及“所述”包括復(fù)數(shù)指示物。

通過如“約”和“基本上”等一個或多個術(shù)語修飾的值可以不限于所指定的確切值。

應(yīng)當(dāng)注意的是，本文中所使用的術(shù)語中的許多術(shù)語是相對術(shù)語。例如，術(shù)語“內(nèi)部”、“外部”、“向內(nèi)”和“向外”相對于中心，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為要求結(jié)構(gòu)的具體取向或位置。

術(shù)語“水平的”和“豎直的”用于指示相對于絕對基準(zhǔn)(即，地面水平)的方向。然而，這些術(shù)語不應(yīng)當(dāng)被解釋為要求結(jié)構(gòu)彼此絕對平行或絕對垂直。例如，第一豎直結(jié)構(gòu)和第二豎直結(jié)構(gòu)不一定彼此平行。

術(shù)語“平面”在本文中用于總體上指共同水平，并且應(yīng)當(dāng)被解釋為指并不作為平整表面的量。

在對太陽能接收器、鍋爐和/或蒸汽發(fā)生器技術(shù)的某些術(shù)語或原則的解釋可能對于理解本公開是必要的程度上，讀者可參見Steam/its Generation and use(蒸汽/其產(chǎn)生和使用)第40版(巴布科克&威爾考克斯公司(Babcock&Wilcox Company)，版權(quán)1992，斯塔爾茨和基托(編者))，并且參見Steam/Its Generation and Use第41版(巴布科克&威爾考克斯公司，版權(quán)2005，斯塔爾茨和基托(編者))，所述文檔的文本通過引用結(jié)合于此，就如同在本文中做了充分闡述一樣。

參照圖1，聚光式太陽能(CSP)接收器系統(tǒng)或電廠包括布置在電廠所占據(jù)的區(qū)域12之上的定日鏡10的場。定日鏡10在圖1中被圖解地表示，并且通常包括適當(dāng)?shù)牟考?未示出)(如通常包括反光鏡或其他反射器的波束形成光學(xué)器件以及如多軸機(jī)動化系統(tǒng)等波束控制裝置)，所述部件協(xié)作以便捕獲照射在定日鏡上的太陽輻射并將光形成到指向太陽能接收器16的能量束14中，定日鏡10的多軸機(jī)動化系統(tǒng)操作用于在天空上跟蹤太陽的(明顯)運動從而在整天內(nèi)將光束14指向太陽能接收器16。(如本文中所使用的，如“光”、“太陽能輻射”、“太陽能通量”和“太陽能”等術(shù)語被可互換地使用，并且包括由定日鏡10和/或其他參照系統(tǒng)部件捕獲并聚集的來自太陽的所有能量，而不論這種太陽能是否采用可見光、紅外光或紫外光的形式。在由太陽能輻射加熱的部件的情況下，術(shù)語“能量”或“太陽能”包括采用如此生成的熱量的形式的能量。)在所展示的構(gòu)型中，太陽能接收器16安裝在塔18的抬高位置中，以便在所述場中的每個定日鏡10與太陽能接收器16之間提供無阻礙直接視線。

繼續(xù)參照包括其左上角和右上角插圖的圖1，太陽能接收器16包括共同形成圓柱狀外殼結(jié)構(gòu)22(在左上角插圖中圖解地指示的)的多個通道20(右上方插圖)，所述圓柱狀外殼結(jié)構(gòu)具有被設(shè)計成用于吸收大部分(即，至少50％)來自定日鏡場的太陽能通量(并且優(yōu)選地，多于大部分太陽能通量，例如，更優(yōu)選地，被設(shè)計成用于吸收至少80％的太陽能通量，并且仍更優(yōu)選地，被設(shè)計成近似于幾乎100％吸收太陽能通量的黑體表面)的面向外部的太陽能接收表面24。通過說明性示例的方式，通道可以由金屬材料、陶瓷材料或一些其他(多種)高工作溫度材料制成。面向外部的太陽能接收表面24可以被設(shè)計成通過以下方式來有效吸收光：采用對于太陽光譜中的光具有低反射率和高吸收率的表面。在一些實施例中，如黑陶瓷涂層、雙頻帶吸收涂層、寬帶干涉涂層等光吸收涂層被并入到太陽能接收表面24中以便提供期望的表面吸收特性。通常，通道的表面可以是平坦的或彎曲的，具有凹槽，或以其他方式成形。

為了進(jìn)一步增大光吸收效率，示意性通道20的太陽能接收表面24被成形為如在圖1(亦參見圖4)中的右上角插圖中所看到的形狀，以便為照射在太陽能接收表面24上的太陽能輻射限定多條反射光路。更具體地，通道20的太陽能接收表面24包括楔形表面。如最佳地在圖1右上角插圖和圖4中所看到的，緊挨著并行安排的這種通道20限定了相鄰?fù)ǖ?0的楔形表面之間的多條反射光路14R(在圖4中示出)。如圖4中進(jìn)一步看到的，通道20被緊挨著安排，但是間隔開相鄰?fù)ǖ乐g的小間隙G。隨著將通道從環(huán)境溫度加熱至大于在通道20之內(nèi)流動的熱固體介質(zhì)26的溫度的溫度，間隙G允許每個通道20的獨立熱膨脹。一種用于對間隙G進(jìn)行尺寸設(shè)定的適當(dāng)方式是計算(或者根據(jù)經(jīng)驗測量)由于環(huán)境溫度與加熱的熱固體介質(zhì)26的設(shè)計溫度之間的熱膨脹而引起的每個通道20的寬度變化，其中，所添加的余量說明比介質(zhì)26的溫度(即，通道20的工作溫度)更高的溫度，該溫度差是從通道20到介質(zhì)26的熱傳遞的驅(qū)動力(可選地，加上某個附加溫度以便提供某個公差)并且使在環(huán)境溫度下的間隙G的寬度至少與這種變化一樣大。

繼續(xù)參照圖1，流動固體介質(zhì)26流入通道20的開口上端28并且在重力作用下下降通過通道20。流動固體介質(zhì)26可以例如包括流動顆粒介質(zhì)(如硅砂、焙燒硬質(zhì)黏土、或其他適當(dāng)?shù)臒醾鬟f顆粒介質(zhì))，平均粒度在幾百微米數(shù)量級上，但是不限于此，例如，粒度的范圍可以為從幾微米(或更小)到幾毫米(或更大)。隨著流動固體介質(zhì)26在重力作用下下降通過通道20，在太陽能接收表面24處吸收的來自太陽能通量14的熱量轉(zhuǎn)移至流動固體介質(zhì)26，使其溫度升高。在流動穿過通道20并且隨后加熱之后，熱流動固體介質(zhì)離開通道20的底部的開口29(在圖2中示出)。在一些實施例中，流動固體介質(zhì)26的在離開開口29時實現(xiàn)的工作溫度的范圍在600℃到1100℃內(nèi)，并且在一個設(shè)想的實施例中，流動固體介質(zhì)26的工作溫度為800℃。

離開的熱流動固體介質(zhì)可以用于各種目的。在圖1的示意性系統(tǒng)中，離開太陽能接收器16的下部開口29(在圖2中示出)的加熱的流動固體介質(zhì)26進(jìn)入熱存儲倉30并且以計量的方式轉(zhuǎn)移到圖1中圖解地示出的流化床鍋爐或其他熱交換器32中。由于熱顆粒存儲在倉30中并且可以例如用于在陰天或夜晚提供熱能，所以熱存儲倉30提供熱存儲能力。經(jīng)由倉30的熱存儲將太陽能收集和電能產(chǎn)生解耦，以便允許可調(diào)度的連續(xù)電力產(chǎn)生。流化床鍋爐或熱交換器32可以例如包括鼓泡流化床(BFB)或循環(huán)流化床(CFB)熱交換器等等，其中，加熱的流動固體介質(zhì)26被分散在流化床上以便加熱水(從而形成蒸汽)或如空氣或超臨界二氧化碳(超臨界CO₂)等另一個工作流體從而驅(qū)動電力循環(huán)和汽輪發(fā)電機(jī)(未示出)產(chǎn)生電力或執(zhí)行其他有用工作。

繼續(xù)參照圖1，流動固體介質(zhì)26通過例如由電機(jī)、柴油機(jī)等驅(qū)動的任何適當(dāng)?shù)纳禉C(jī)結(jié)構(gòu)(未示出)而適當(dāng)?shù)胤祷氐教柲芙邮掌?6的頂部。被定位在通道20上方的冷固體分配倉34或以類似方式被定位的另一個冷固體源提供流動固體介質(zhì)26到太陽能接收器16的通道20的頂部開口中的計量流以便完成流動固體介質(zhì)26的質(zhì)量運輸循環(huán)。

參照圖2至圖5，描述了通道20的說明性實施例。通道20經(jīng)由架空支撐結(jié)構(gòu)40的凸耳38、39由懸架支撐。每個通道20包括：上開口28，冷流動固體介質(zhì)26通過所述上開口進(jìn)入；以及下開口29，在受熱之后，流動固體介質(zhì)26通過所述下開口離開。通過流量閥或其他流量計量設(shè)備46(見圖3)來計量從冷固體料斗34到通道20的上開口28的流動固體介質(zhì)26(例如，通道20組或單獨地到每個通道20)。通道20(并且更具體地，面向外部的太陽能接收表面24)接收來自定日鏡10的加熱通道20的太陽能通量14。被通道20吸收的熱量通過熱傳導(dǎo)和輻射傳熱傳遞至下降通過通道20的流動固體介質(zhì)26。加熱的流動固體介質(zhì)26下降通過通道20的長度，并且離開下開口29以便通過重力下降進(jìn)入熱存儲倉30或其他熱固體接收結(jié)構(gòu)。計量設(shè)備46可以是機(jī)械設(shè)備(如旋轉(zhuǎn)閥、料斗卸料閥門)或非機(jī)械設(shè)備(如L-閥)。

通道20的太陽能接收表面24被設(shè)計為楔形以便通過如圖4中最佳參見的多條反射路徑14R來增強(qiáng)對太陽能輻射14的吸收。每一對兩個相鄰楔形限定圖4中標(biāo)出的楔形光接收孔徑50，孔徑深度標(biāo)記為“DA”以及孔徑寬度標(biāo)記為“A”。選擇孔徑50的深度DA與寬度A的比率(比率DA/A)以便在最小化太陽能接收器16外的反射損耗的光接收孔徑50內(nèi)提供太陽能輻射14的多條反射路徑14R。盡管示意性楔形表面是直的，但是更一般地，楔形表面可以是平面或凸面或凹面。

圖5示出了一個通道20(如圖4中所指示的)的楔形太陽能接收表面24的尖端52的放大視圖?？蛇x地，通過將此尖端52的寬度“W”最小化來進(jìn)一步減小接收器16外的光反射損耗。這種減小的光反射損耗起因于尖端52的表面大約垂直于太陽能輻射14的方向——由此，照射在尖端52上的任何光都有可能通過反射而損耗。尖端52的寬度W被適當(dāng)?shù)剡x擇為盡可能小，同時仍提供合理的制造公差并避免可能促進(jìn)尖端處的破裂的集中應(yīng)力，并且寬到足以允許流動固體介質(zhì)26在尖端附近流動。通過使用這些幾何設(shè)計技術(shù)以及將適當(dāng)?shù)墓馕毡砻娌牧嫌糜谔柲芙邮毡砻?4，由所述多個通道20限定的圓柱狀外殼結(jié)構(gòu)22的聚集太陽能輻射接收表面24的輻射性質(zhì)可以接近黑體的輻射性質(zhì)，同時提供固體介質(zhì)26在通道20內(nèi)的無阻礙流動。雖然示意性外殼結(jié)構(gòu)22是圓柱狀的，但是外殼結(jié)構(gòu)可以具有其他集合形狀，通常被選擇為與定日鏡場的布局一致，如具有圓柱體、正方形等的形狀。優(yōu)選地，外殼結(jié)構(gòu)的幾何形狀被選擇成將從定日鏡場接收的太陽能最大化。

具體參照圖3，每個通道20相對于熱固體料斗30的位置允許其在下游的無阻礙膨脹。間隙(在圖4中標(biāo)記為DG)的深度和/或其形狀被選擇成將通道20之間的太陽能輻射穿透最小化至實際上不明顯的水平。例如，間隙深度DG被制成足夠長，從而使得多條反射路徑14R延伸穿過所述間隙(對于未能在孔經(jīng)50中被吸收的光)產(chǎn)生足夠的反射從而獲得基本上100％的光吸收。

太陽能到流動固體介質(zhì)26的有效轉(zhuǎn)移需要在太陽能接收表面24處的高光吸收，并且從通道20的壁到固體介質(zhì)24的有效熱傳遞在重力作用下下降通過通道20。到固體介質(zhì)24的有效熱傳遞減小了通道20的壁與流動固體介質(zhì)26之間的溫度差，由此允許太陽能接收器16產(chǎn)生很高的固體溫度。這進(jìn)而支持電力循環(huán)中(例如，在熱交換器32中)的高工作流體溫度，由此增大針對通道20的壁的給定可允許溫度的循環(huán)效率。相反有效熱傳遞可以允許針對給定設(shè)計基礎(chǔ)固體溫度而減小通道20的最大壁溫度，由于更低的通道溫度減小了熱誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)失效，所以這提高了太陽能接收器16的可靠性?？梢酝ㄟ^以下方式來改進(jìn)從通道20到流動固體介質(zhì)26的熱傳遞：通過提供固體介質(zhì)26與通道20的內(nèi)表面(并且特別是通道20的與接近面向外部的太陽能接收表面24的內(nèi)表面)的強(qiáng)接合來增大熱傳遞的熱傳導(dǎo)分量。換言之，在通道20之內(nèi)流動的固體介質(zhì)26優(yōu)選地與通道20的內(nèi)表面(特別是接近于太陽能接收表面24的那些內(nèi)表面)具有顯著接觸(即，接合)。使用平均粒度在幾百微米數(shù)量級上的顆粒介質(zhì)減小了完全加熱顆粒所需的接觸時間。

具體參照圖2，通過在穿過通道20的流動固體介質(zhì)26的重力作用下的快速下降來減小這種接合。改進(jìn)接合(并且因此，熱轉(zhuǎn)移)的一種方式是在通道20內(nèi)提供使固體介質(zhì)26的下降變慢的擋板。這種擋板可以采取各種形式，如從通道20的內(nèi)表面延伸到通道內(nèi)部的突起，或者示意性擋板插入物，包括通過插入到通道20中的連接桿56而綁在一起的擋板54。這種擋板插入物可以是如所示出的剛性結(jié)構(gòu)，或者可以是如布置在通道20內(nèi)的由耐熱玻璃或另一種材料制成的并且直徑比流動固體介質(zhì)26的粒度范圍大得多的實心球等阻擋介質(zhì)。在任一情況下，擋板插入物被適當(dāng)?shù)毓潭ㄖ镣ǖ?0的內(nèi)表面，并且/或者被覆蓋通道20的下開口29的屏(未示出)保留在通道20中。(注意，在這種實施例中，因為屏具有大小被設(shè)定成傳遞流動固體介質(zhì)26的開口，同時將擋板插入物保留在通道20中，所以下開口29仍然是開口下端)。

在圖1中，右上角插入物，并且在圖2和圖3中，通道20被豎直地取向。這導(dǎo)致流動固體介質(zhì)26與通道20的所有內(nèi)表面大約相等的接合。在另一方面，為了從通道20到固體介質(zhì)26的有效熱傳遞，有利的是，在接近面向外部的太陽能接收表面24的內(nèi)表面處，將接合偏置為更強(qiáng)。圖2中所示出的示意性擋板插入物通過將以角度α_t向下傾斜的擋板54安排成朝向太陽能接收表面2來實現(xiàn)這一點。隨著介質(zhì)26在擋板54的頂表面上“下坡地”流動，這種傾斜趨于將流動固體介質(zhì)26驅(qū)動朝向接近太陽能接收表面24的內(nèi)表面。可替代地，可以將擋板縱向地折疊，以便形成將具有迫使固體朝向太陽能接收器的側(cè)表面和前表面的效果的倒“V”。這些擋板在通道20內(nèi)可以是傾斜的或水平的。

參照圖6和圖7，示出了用于將流動固體介質(zhì)26偏置以便優(yōu)先地接合接近于太陽能接收表面24的內(nèi)表面的另一種方式，在所述方式中，通道20以相對于向下重力方向的角度α_C傾斜。以此方式，太陽能接收表面24充當(dāng)通道20的傾斜“底面”。流動固體介質(zhì)26被偏置成更靠近太陽能接收表面24而流動，由此提供流動穿過通道20的固體26的更有效整體受熱。最為附加益處，以角度α_C的傾斜可以用于將太陽能接收表面24放置成更接近于與太陽能輻射14垂直，所述太陽能輻射由于定日鏡10在地面水平上而太陽能接收器16被安裝在塔18的抬高位置處而從某個角度照射(見圖1)。

以角度α_C將通道20傾斜提供了對沿著其表面的熱吸收部分的尖端滑動(也就是說，沿著接近于面向外部的太陽能吸收表面24的內(nèi)表面滑動)的固體的優(yōu)先受熱。雖然這增大了熱傳遞效率，但是由于其在通過通道20的重力作用下下降，所以其可能導(dǎo)致固體介質(zhì)26的非均勻受熱。

繼續(xù)參照圖7并且進(jìn)一步參照圖8至圖10，為了增大受熱的均勻性，擋板可以被設(shè)計成用于引入對流動固體介質(zhì)26的混合。在示意性擋板插入物中，通過對安裝在連接桿66上的擋板元件64的適當(dāng)設(shè)計來實現(xiàn)這一點。擋板元件64包括多個元件64₁、64₂、64₃，所述多個元件被定向在固體流兩端并且迫使固體在通道20的橫截面內(nèi)混合。所述混合預(yù)期提高固體介質(zhì)26的溫度均勻性，以及提高通道20的橫截面周長周圍的通道壁的溫度的均勻性。

將擋板元件64放置在流動固體介質(zhì)26的路徑中產(chǎn)生了緊接每個擋板元件下游的孔隙。如果擋板元件接觸接近于面向外部的太陽能接收表面24的內(nèi)表面，則固體將與該表面脫離接合使得其溫度增大。為了避免這一點，擋板元件64優(yōu)選地并不接觸接近于面向外部的太陽能接收表面24的內(nèi)表面。(這種考慮還適用于圖2的實施例的擋板元件54)。

為了混合通道20的深度兩端(也就是說，從接近于太陽能接收表面24的“前方”內(nèi)表面到其遠(yuǎn)端的“后方”內(nèi)表面)的流動固體介質(zhì)26，擋板元件64應(yīng)當(dāng)為固體26提供針對后方的一些沖擊。通過將擋板元件64放置在接近水平面的平面(如與垂直于通道20的軸線的平面相反的平面)中來實現(xiàn)這一點。

圖6和圖7的實施例的傾斜通道20在沿著其長度的若干方向上(同時允許熱膨脹)被適當(dāng)?shù)刂?。在說明性實施例中，通過以下方式來實現(xiàn)這一點：在通道20的中部(即，重心)處或附近提供支撐其重量的支撐凸耳70，以及提供傾斜角度α_C并在允許軸向熱膨脹的同時阻止通道20的彎曲的至少一個(并且優(yōu)選地，兩個或更多個)附加支撐凸耳72。示意性重量支撐凸耳70靠近重心，但是更一般地，可以處于通道20的頂部、中部或底部。

具體參照圖7，擋板插入物64、66的重量優(yōu)選地經(jīng)由支撐元件80而被支撐在通道20的頂部，在示意性實施例中，所述支撐元件被置于通道20的處于“后方”端(即，太陽能接收表面24的遠(yuǎn)端)的橫截面內(nèi)。用于將連接桿66維持成與通道20的軸線平行的附加支撐可以通過以下方式來提供：將擋板元件64中的一些擋板元件附連至通道20的內(nèi)表面或者提供附加專用支撐元件。還構(gòu)想了其他支撐構(gòu)型——例如，可以將屏再次置于開口下端29之上以便保持擋板插入物64、66，同時使屏開口的大小被設(shè)定成傳遞組成流動固體介質(zhì)26的顆粒。

將理解的是，可以采用為來自定日鏡場的入射到光吸收表面上的太陽能通量限定多條反射路徑的其他類型的齒形表面。例如，參照圖11，每個單獨的通道可以具有限定了單獨通道上的多個齒60的一系列豎直槽形孔徑(壓印曲線或凹痕)。這些槽形孔徑增強(qiáng)對固體介質(zhì)的混合并且減慢固體流速從而為了更高的熱傳遞性能而增大停留時間。它們還添加熱傳遞表面并在通道被太陽能通量加熱時阻止通道的非期望變形。

參照圖12，每個單獨的接收器通道可以包括多個段20A。每個段被單獨支撐以便允許獨立的熱膨脹。每個段20B的一個端是錐形的以便允許其在被太陽能通量加熱時增長到相鄰端中?？梢钥紤]維持光學(xué)性能和制造和處理的容易度，以及將成本最小化，來優(yōu)化每個段的設(shè)計。

已經(jīng)描述了包括優(yōu)選實施例的說明性實施例。雖然已經(jīng)詳細(xì)示出并描述了具體實施例以便展示本發(fā)明和方法的應(yīng)用和原則，但是將理解的是，并不旨在將本發(fā)明限制于此并且可以在不背離這種原則的情況下以其他方式將本發(fā)明具體化。在本發(fā)明的一些實施例中，有時可以在不相應(yīng)地使用其他特征的情況下有利地使用本發(fā)明的某些特征。相應(yīng)地，所有這種改變和實施例都適當(dāng)?shù)芈淙胍韵聶?quán)利要求書的范圍內(nèi)。顯然，在閱讀和理解先前的具體實施例之后，其他人將想到各種修改和變更。旨在于這種修改和變更進(jìn)入所附權(quán)利要求書或其等同物的范圍內(nèi)的情況下將本公開解釋為包括所有這種修改和變更。