相關(guān)申請交叉引用

本申請要求2014年10月23日提交的申請?zhí)枮?2/067,806的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用被全文并入。

本技術(shù)總體上涉及用于儲存由太陽能聚光器產(chǎn)生的能量的技術(shù)，包括用于經(jīng)濟(jì)的、穩(wěn)定的蓄熱的方法和裝置，以及相關(guān)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著化石燃料變得越來越稀少，能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了更加精良的技術(shù)，用于開采先前由于難度大或成本高而無法開采的燃料。其中一項技術(shù)包括將將蒸汽注入含油層中以釋放石油。例如，蒸汽可以被注入油井和/或油井的周圍，蒸汽的高溫加熱鄰近的巖層以及巖層中的石油，從而降低石油的粘度，使得石油更容易流動至油田的表面。為了讓石油開采更加經(jīng)濟(jì)，蒸汽可以通過太陽能產(chǎn)生，例如，使用帶有聚光器(例如反射鏡)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)將太陽能引導(dǎo)至接收器(例如包含工作流體的管道)。聚光器將太陽能從相對大的區(qū)域(例如反射鏡被日射的區(qū)域)聚集到接收器上相對小的區(qū)域(例如管道的軸向橫截面區(qū)域)，從而在接收器上產(chǎn)生相對高的能量通量。因此，當(dāng)工作流體流經(jīng)經(jīng)受高能量通量的接收器時發(fā)生了相變(例如從水變?yōu)檎羝?。一般地，需要穩(wěn)定的蒸汽供應(yīng)以確保油田能夠穩(wěn)定產(chǎn)出石油。但是，通過太陽能聚光器的蒸汽的產(chǎn)量是太陽日射量的函數(shù)，而太陽日射量本質(zhì)上是周期性變化的(例如，白天/夜晚、晴天/陰天、冬季/夏季等等)，因此，在某些領(lǐng)域的應(yīng)用中，太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能蓄熱裝置，當(dāng)日射量高的時候能夠儲存過剩的能量，并在日射量低或消失時釋放能量。下面將描述這樣的系統(tǒng)的一種示例。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中用于產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)的示意圖。在所示的系統(tǒng)中，太陽13向曲面聚光器(例如反射鏡)11發(fā)射太陽輻射14，其具有對應(yīng)于接收器12的位置的線聚焦。因此，太陽輻射14從相對大的曲面聚光器11聚集到接收器12上相對小的區(qū)域。當(dāng)水w流經(jīng)接收器12時，高度聚集的太陽能導(dǎo)致水從水w到蒸汽s的相變。蒸汽的第一部分(s1)被引導(dǎo)至油井18或其周圍，并且蒸汽的第二部分(s2)被引導(dǎo)至熱交換器15。閥門v保持蒸汽s1和蒸汽s2的流動之間的適當(dāng)?shù)钠胶?，例如，?dāng)蒸汽產(chǎn)量相對較低時，閥門v可以被完全關(guān)閉，并且所有可用的蒸汽被引導(dǎo)至油井18。當(dāng)有過剩的蒸汽可用時(例如，在高日射量的期間)，蒸汽的第二部分s2進(jìn)入熱交換器15，并與工作流體wf交換熱能e，其中工作流體wf可以是，例如，蒸汽或熱油，之后返回至接收器12的入口。根據(jù)在熱交換器15中的熱能e的交換情況，蒸汽的第二部分s2的溫度可能仍然高于水w的溫度，從而減少水w所需的用于相變?yōu)檎羝奶柲艿牧俊?/p>

正如前文所述，當(dāng)日射量相對較高時，蒸汽的第二部分(s2)的溫度足夠高，能夠在熱交換器15中將熱能傳遞給工作流體wf。之后工作流體wf再將熱能傳遞至蓄熱單元16。相反，當(dāng)日射量相對較低時，蒸汽的第二部分(s2)的溫度也相對低，在熱交換器15中蒸汽的第二部分(s2)接收來自工作流體wf傳遞來的熱能。總之，當(dāng)日射量相對較高時被儲存在蓄熱裝置16中的熱能在日射量相對較低時被傳遞回蒸汽。這種熱能到蓄熱裝置16以及來自蓄熱裝置16的傳遞促使在油井18處的蒸汽的第一部分s1的更加均勻的流動。下面將描述現(xiàn)有技術(shù)中的蓄熱裝置的一些示例。

圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄熱裝置的部分20。在蓄熱裝置(例如，圖1中的蓄熱裝置16)的部分20中，混凝土砌塊22包圍管道21。當(dāng)工作流體wf的溫度相對較高時，流經(jīng)管道21的工作流體wf的流動加熱相鄰的混凝土砌塊22。這部分熱循環(huán)一般發(fā)生在日射量高的時期。相反，當(dāng)日射量較低時，混凝土砌塊22加熱工作流體wf，然后工作流體wf再將熱能傳遞回在熱交換器15(圖1)中的水/蒸汽。因此，蓄熱裝置16能夠回收一些由于日射量的周期循環(huán)可能會被浪費掉的熱能。但是，所示的系統(tǒng)有一些缺陷。例如，管道21相對昂貴，使得整個蓄熱裝置16較昂貴。由于管道21的相對密集的分布，蓄熱裝置16中包含的工作流體wf的量可以是相對較多的，從而進(jìn)一步增加了蓄熱裝置16的成本；此外，管道21和混凝土砌塊22之間的連接處的熱傳遞的速率低，導(dǎo)致蓄熱過程的效率下降。

圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一種蓄熱裝置30的局部截面示意圖。第一工作流體wf1(例如蒸汽或油)流經(jīng)管道系統(tǒng)33并與蓄熱裝置30中包含的第二工作流體wf2(例如油)交換熱能。在高日射量時期，第二工作流體wf2能夠被第一工作流體wf1加熱，并且在低日射量時期，第一工作流體wf1能夠被第二工作流體wf2加熱。一般地，由于第二工作流體wf2擁有相對較高的熱容量和沸點，因此能夠在不受壓的條件下吸收相對較大量的熱。因為第二工作流體wf2通常價格較高，相對便宜的混凝土板31可以被插入到蓄熱裝置30中以降低蓄熱裝置30中所需的第二工作流體wf2的體積。為了提高熱傳遞到混凝土板31/從混凝土板31傳遞熱，泵32使得第二工作流體wf2在蓄熱裝置30中循環(huán)。但是，混凝土板31周圍的第二工作流體wf2的流動仍可以顯著變化，導(dǎo)致在加熱或冷卻混凝土板31時的熱非均勻性，從而降低了整個系統(tǒng)的熱容量。不僅如此，泵32是整個系統(tǒng)中潛在的故障點。因此，需要一種便宜的且熱效率高的蓄熱裝置以促進(jìn)太陽熱量的儲存和回收。

附圖說明

圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)的示意圖；

圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄熱裝置的部分；

圖3為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄熱裝置的局部截面示意圖；

圖4a至圖4c為根據(jù)當(dāng)前所公開的技術(shù)的實施方式的蓄熱裝置的局部截面示意圖；

圖5a和圖5b為根據(jù)當(dāng)前所公開的技術(shù)的實施方式的蓄熱裝置的板的布置的局部示意圖；

圖6a至圖6c為根據(jù)當(dāng)前所公開的技術(shù)的實施方式的制造蓄熱裝置的模具的示意圖；

圖7a和圖7b為根據(jù)當(dāng)前所公開的技術(shù)的實施方式的用于制造蓄熱裝置的犧牲板的局部等距示意圖；

圖8a和圖8b為根據(jù)當(dāng)前所公開的技術(shù)的實施方式的蓄熱裝置的局部等距示意圖；

圖9示意性地示出了根據(jù)當(dāng)前所公開的技術(shù)的實施方式的蓄熱裝置的布置。

具體實施例

1.0介紹

下文將描述代表性的蓄熱技術(shù)、相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)、以及制造和使用的方法的若干實施方式的具體細(xì)節(jié)。蓄熱技術(shù)能夠與太陽能系統(tǒng)配合使用在油田、發(fā)電、住宅或工業(yè)加熱等領(lǐng)域中。本發(fā)明的實施方式能夠被用于在，例如，高日射量期間，儲存過剩的熱能，并在，例如，低日射能量期間，補(bǔ)充蒸汽產(chǎn)量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也應(yīng)該理解本技術(shù)可能包含其他實施方式，并且本技術(shù)可以在不具備下文結(jié)合圖4a至圖9所描述的實施方式的若干細(xì)節(jié)的情況下實施。

簡而言之，在此公開了儲存熱能(熱量)的方法和系統(tǒng)。公開的方法和系統(tǒng)能夠獲得成本效益和熱能的穩(wěn)定的存儲和回收。與前文所述的傳統(tǒng)的蓄熱裝置相反，本技術(shù)使用相互緊密間隔的薄構(gòu)件(例如，薄板)。相較于較厚的板，相對薄的構(gòu)件(例如，薄混凝土板)在厚度方向上具有更加均勻的溫度分布。因此，每單位質(zhì)量的薄板能夠儲存更多的熱量，且板的整個橫截面處于或接近于等溫狀態(tài)。因為這樣的板可以比用相同材料制成的厚板更快建立最終溫度梯度，因此這樣的板能夠更加快速地儲存和釋放熱量。另外，相對薄而緊密間隔的板具有相對大的區(qū)域用于熱交換，導(dǎo)致更快的熱量儲存或釋放過程。不僅如此，本公開的方法和系統(tǒng)控制工作流體(例如，熱油)的流動，使之處于大體上層流態(tài)，這樣做是有好處的，因為層流態(tài)的壓降比那些與湍流態(tài)相關(guān)聯(lián)的壓降小。與本技術(shù)相反，現(xiàn)有技術(shù)依賴于能夠?qū)е戮哂休^高傳熱系數(shù)(此通常為所期望的結(jié)果)的湍流，但代價是在系統(tǒng)中的顯著較高的壓降。通過本技術(shù)，層流是通過在鄰近的板間的通常較小的距離而得到促進(jìn)，以及，至少在一些實施方式中，通過控制器限制鄰近的板間的空間中的工作流體的流速來促進(jìn)。在若干實施方式中，層流使得在系統(tǒng)中的較低壓降的優(yōu)點足以抵消其較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)的潛在缺點。

在本發(fā)明的一些實施方式中，可以在安裝位置上制造薄板。例如，將犧牲材料(例如，石蠟板)間隔地放置在模具中，再將混凝土加入至模具內(nèi)，當(dāng)在模具中的混凝土凝固后(例如，形成了混凝土板)，即可去除犧牲材料(例如，通過熔化)。在安裝位置上進(jìn)行制造能夠降低對于通常是體積大、質(zhì)量大的蓄熱裝置的運輸成本。在至少一些實施方式中，犧牲材料可以具有孔，這些孔使得混凝土板在模具中相互連接。當(dāng)?shù)谷肽＞咧械幕炷聊毯蠹纯扇コ隣奚牧?，相互連接的混凝土板可以具備：(1)提升的抗裂性，這是由于板間的連接的額外的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，和/或(2)提升的熱傳遞效果，這是由于在工作流體的流動中該連接創(chuàng)建的額外的熱傳遞區(qū)域。

下文所描述的本技術(shù)的許多實施方式可以采用計算機(jī)或控制器可執(zhí)行的指令的形式，包括可編程的計算機(jī)或控制器執(zhí)行的程序。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，本技術(shù)可以被應(yīng)用于除下文所展示或描述的以外的計算機(jī)或控制器系統(tǒng)。本技術(shù)可體現(xiàn)在經(jīng)過特定的編程、配置或構(gòu)建的專用的計算機(jī)、控制器或數(shù)據(jù)處理器中，以執(zhí)行下述的一條或多條計算機(jī)可執(zhí)行指令。因此，在本文中通常被使用的術(shù)語“計算機(jī)”和“控制器”是指任何數(shù)據(jù)處理器，且可以包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和手持裝置(包括掌上計算機(jī)、可穿戴計算機(jī)、蜂窩或移動電話、多處理機(jī)系統(tǒng)、基于處理器的或可編程的消費電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)、小型計算機(jī)等)。由這些計算機(jī)處理的信息能夠被呈現(xiàn)在任何合適的顯示媒體上，包括crt顯示器或lcd。

本技術(shù)還可以被應(yīng)用于分布式環(huán)境中，其任務(wù)或模塊由通過通信網(wǎng)絡(luò)被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備執(zhí)行。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊或子程序可位于本地和遠(yuǎn)程存儲裝置中。下文描述的本技術(shù)的方面可被儲存于或分布在計算機(jī)可讀介質(zhì)中，包括磁或光學(xué)可讀的或可移除的計算機(jī)硬盤，以及以電子地分布于網(wǎng)絡(luò)中，針對本技術(shù)的方面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的傳輸同樣包含在本技術(shù)的實施方式的保護(hù)范圍內(nèi)。

2.0代表性的蓄熱裝置

圖4a是根據(jù)本技術(shù)的實施方式被配置的蓄熱裝置400的局部截面示意圖。該蓄熱裝置400可以包括被間隔設(shè)置和安置在殼體410中的板431(例如，混凝土板)，被連接到進(jìn)液歧管414的進(jìn)液管413，以及被連接到出液歧管424的出液管423。在一些實施方式中，板431可以大體上是平行且等距的。在操作中，工作流體wf(例如，熱油)的流動(由箭頭411所指示的)可以通過進(jìn)液管413進(jìn)入蓄熱裝置400。在一些實施方式中，進(jìn)液歧管414的橫截面大于進(jìn)液管413的橫截面，因此，當(dāng)工作流體wf進(jìn)入進(jìn)液歧管414時，工作流體wf的流速下降并且壓力增加，導(dǎo)致工作流體更加均勻地通過沿歧管414間隔設(shè)置的開孔412流出。結(jié)果是，工作流體可以更加均勻地離開歧管414并靠近板431。

相鄰的板431之間的通道441的尺寸可以被調(diào)整以促使在通道內(nèi)的顯著層流。例如，在一些實施方式中，工作流體的流速和板431之間的間距可以被選擇，使得雷諾數(shù)(即，[流體的流速]*[流道的特征尺寸]/[流體的動力粘性])小于2000-5000。本文中的術(shù)語“顯著層流”包含在某些區(qū)域，例如，靠近板431的外緣的湍流或分流，但是在板431之間主要為層流。在本發(fā)明的一些實施方式中，相鄰板431之間的間距(即，通道441的寬度)可以是1-2mm，這種板之間的間距也能夠避免過低的雷諾數(shù)(例如，低于3左右)，其使得粘性力會主導(dǎo)流動并且板431之間的流動將過于緩慢。

通道441內(nèi)的顯著層流可以導(dǎo)致蓄熱裝置400內(nèi)的壓降相對低。相對較低的壓降使得蓄熱裝置400的熱性能對通道441的尺寸或形狀中的缺陷和非均勻性所造成的影響較不敏感。即，工作流體的流速隨著通道441的尺寸或形狀中的非均勻性而變化，但是這種變化對層流的影響通常沒有對湍流的影響明顯。而傳遞至板431或從板431傳遞來的熱量是工作流體的流速的函數(shù)，因此當(dāng)通道441中為層流時，將會使得傳遞至板441或從板441傳遞來的熱量變化會更小。

在流經(jīng)通道441后，工作流體wf可以通過開孔422進(jìn)入出液歧管424。正如關(guān)于進(jìn)液歧管414的說明一樣，出液歧管424的相對較大的直徑降低了工作流體的流速從而提高了流經(jīng)蓄熱裝置400時的均勻性。工作流體wf可以沿流動箭頭421所指的方向經(jīng)出液管423離開蓄熱裝置400，并可以流回到太陽能加熱系統(tǒng)。

如前文所述，板431可以是相對薄的。例如，在一些實施方式中，單個板431的厚度可以是10-20或20-30mm。對于給定體積的蓄熱裝置400，相對薄的板431產(chǎn)生了相對較大的總的板表面積。因為熱量是經(jīng)由板431的表面區(qū)域在工作流體wf和板431之間傳遞的，因此板431更大的總表面積(相對于它們的體積)改進(jìn)了到板或自板而出的熱量的傳遞。這種改進(jìn)的熱量傳遞能夠，例如，減少板431充分加熱或冷卻的時間，從而增加蓄熱裝置400的熱效率。此外，相對于厚的板，沿板431的厚度方向的溫度梯度從一塊板至另一塊板應(yīng)該會更加均勻。對于一個單獨的板，溫度梯度應(yīng)該會更窄，使薄板比厚板更快地達(dá)到均衡。在至少一些實施方式中，板可被設(shè)計為在板的厚度方向上的溫度分布為在板的給定高度處的厚度方向上的平均溫度的±5％或者±1％以內(nèi)(即，溫度沿厚度方向為等溫條件的5％或1％以內(nèi))。另一部分實施方式中，溫度的分布可以是不同的，例如，在板的厚度方向上溫度分布可以在平均溫度的±10％以內(nèi)。在每日典型的日照循環(huán)中，傳統(tǒng)技術(shù)中應(yīng)用的厚板通常無法在板的厚度方向上達(dá)到上述窄范圍的溫度分布。

在至少一些實施方式中，工作流體wf可以在不加壓的情況下能夠承受相對高的溫度(例如，300℃或者更高)，以便于向板431傳遞大量的能量。在一些實施方式中，工作流體wf可以是能夠在更高溫度下工作的熔鹽(例如，500℃或者更高)?？蛇x的涂層、鍍層或其他密封材料或殼體可以在蓄熱裝置400整體或部分的周圍提供隔離，例如，該隔離可包括空氣屏障、織物隔離、氣吹隔離、陶瓷隔離、和/或其他合適的結(jié)構(gòu)。

圖4b和4c是根據(jù)本公開的技術(shù)的實施方式所配置的蓄熱裝置400的板的局部示意圖。圖4b和圖4c共同地示出了對流經(jīng)通道441的工作流體的流動的平衡。在至少一些實施方式中，當(dāng)工作流體向板431傳遞熱量時(例如，當(dāng)日射量相對較高時)，工作流體的流動方向可以是向下的，當(dāng)板431向工作流體傳遞熱量時(例如，當(dāng)日射量相對較低時)，工作流體的流動方向是向上的。例如，圖4b中的流動的方向是從頂部流向底部，其可代表板431被工作流體加熱(例如，工作流體的溫度高于板431)。圖4c中的流動的方向是從底部流向頂部，這表示板431能夠被工作流體冷卻(例如，工作流體的溫度低于板431)。圖4b和圖4c中的重力的方向均為從頂部至底部。通道441可以具有非均勻的寬度，例如，由于制造誤差或公差所造成。例如，在圖4b和圖4c中，最左邊的通道具有寬度w1，其大于最右邊的通道的寬度w2。一般地，具有寬度w1的相對寬的通道將導(dǎo)致相對大的工作流體流速u1，這是由于與更寬的通道相關(guān)聯(lián)的更小的壓降。相反地，具有寬度w2的相對窄的通道，將導(dǎo)致相對小的工作流體流速u2。這種工作流體流速的非均勻性可能是不希望發(fā)生的，因為，例如，相較于其他板431，某些板431可能會被加熱或冷卻得過快或者過慢。例如，在一個加熱周期中，鄰近于寬通道的板431相較于蓄熱裝置400中其余的板被加熱得更快，導(dǎo)致至少在部分加熱周期中，流經(jīng)寬通道的熱工作流體的流動不從工作流體向板傳遞熱量(例如，在板已經(jīng)充分加熱后)。如下文所述，這種不希望發(fā)生的工作流體流動或板的溫度的非均勻性可以至少被部分抵消掉。

如前文所述，具有較大寬度w1的通道通常會產(chǎn)生相對較大的工作流體流速u1，較窄的通道寬度w2通常會產(chǎn)生相對較小的工作流體流速u2。在至少一些實施方式中，對于相對薄的板431，從工作流體至板的熱量傳遞可以是相對快速的，即，板相對更快地達(dá)到工作流體的溫度。例如，在圖4b中，較高的流體流速u1(例如，最左邊的板)相比于較低的流體流速u2(例如，最右邊的板)更快地在通道中加熱板的垂直長度。因此，對于寬通道w1的板上處于相對較高溫度th的垂直長度的部分比窄通道w2的板上處于溫度th的對應(yīng)部分更大。相比于處于較低溫度的工作流體，處于較高溫度的工作流體的粘性更低、密度更低。因此，同通道w2中的(總體上)相對冷的流體相比，通道w1中的總體上相對熱的流體具有總體上相對較小的粘性v1和較小的密度ρ1。相較于通道w1中的流體，對應(yīng)于通道w1中的工作流體的較低的粘性v1能夠進(jìn)一步加快工作流體的流速。但是，在通道w1中總體上較熱的流體也承受了較高的浮力，其可以至少部分抵消通道w1中的工作流體的較高的流速。即，浮力所促進(jìn)的流動方向為從底部至頂部，也就是說，沿著與重力相反的方向。由于通道w1中的相對較小的密度ρ1，通道w1中的浮力作用將比通道w2更加明顯。因此，至少在本發(fā)明的一些實施方式中，通道431中的工作流體的浮力能夠使具有不同的寬度(例如，w1和w2)的通道內(nèi)的流動至少大體上均勻。

圖4c中，具有不同寬度(w1和w2)的兩條通道中的工作流體的流動為從頁面的底部流向頁面的頂部，且與重力的方向相反。如前文所述，較寬的通道的壓降系數(shù)通常小于相應(yīng)的窄通道的壓降系數(shù)，因此在較寬的通道中通常產(chǎn)生較高的工作速度。在一些實施方式中，進(jìn)入通道的工作流體可能比板431的溫度低，因此熱量從板431傳遞至工作流體。正如前文所解釋的，用寬通道w1中的相對較快的流速u1冷卻板431通常導(dǎo)致板431上處于相對低溫tc的垂直長度較長。相反地，窄通道w2中的相對慢的流速u2將導(dǎo)致板431上處于相對低溫tc的垂直長度較短。由于通道441中的工作流體的密度與通道中工作流體的(整體)溫度成比例，寬通道w1(由于工作流體的整體溫度較低)中的工作流體的平均密度ρ1比相對應(yīng)的窄通道w2中(由于工作流體的整體溫度較高)的工作流體的平均密度ρ2更高。對于工作流體的垂直柱，相對較高密度ρ1使得在較寬通道w1中的相對較高的壓頭，以及相對較低的密度ρ2使得在較窄通道w2中的相對較低的壓頭。結(jié)果，較寬通道w1中的較高的壓頭趨向于降低較寬通道內(nèi)的工作流體流速u1，較窄通道w2中的較低的壓頭趨向于促進(jìn)(增加)較窄通道內(nèi)的工作流體流速u2。綜上，較寬通道w1和較窄通道w2的壓頭的差異促使具有不同寬度的通道內(nèi)形成大致均勻的流動(或者至少更加均勻的流動)。

圖5a和5b為根據(jù)本公開的技術(shù)的實施方式的用于蓄熱裝置的板的布置的局部示意圖。圖5a示出了板431，例如，混凝土板，圖5b示意性地示出了在正常使用期間板431被加熱時，板431的預(yù)期的熱膨脹。在某個特定的實施方式中，單獨的混凝土板431為0.5-1.5m深(d)、2.5-5m高(h)以及10-30mm厚(d)，并且在其他實施方式中板可以具有其他合適的尺寸。在操作時，工作流體wf進(jìn)入相鄰的板431之間的通道441，如流動箭頭411所示，并且如流動箭頭421所示離開通道。所以，在所示的本實施方式中，工作流體wf主要沿高度h的方向流入到通道441中。在一些實施方式中，由于在單獨的通道441中的大致穩(wěn)定的流動，板431的溫度沿著流動的方向從t1均勻地變化至t2(當(dāng)日射量高時t1大于t2，當(dāng)日射量低時t2大于t1)。在至少一些實施方式中，理想的情況是，工作流體的流速和溫度不會隨著通道的改變而變化，或者至少不會顯著地變化，對于各單獨的板431能夠具有相同或相當(dāng)?shù)臏囟惹€(例如，從t1至t2的相同或相當(dāng)?shù)臏囟忍荻?。因此，在至少一些實施方式中，相鄰的板431之間的距離(即，通道441的寬度w)基本上相同(除了，例如，制造誤差和公差所造成的不一致)，以促使通道441中的相同的流速，以及各個板431中的相同的溫度曲線。

圖5b示意性地示出了根據(jù)本公開的技術(shù)的實施方式的板431的預(yù)期的熱膨脹。如前文所述，相鄰的板431間通道441的寬度可以被設(shè)計和形成為大致恒定。但是，板431中產(chǎn)生的裂縫(例如，由于熱應(yīng)力或振動)可能會改變通道的寬度。由于有這些裂縫，板431的一部分可能從板的主平面上偏移，從而改變通道441的有效寬度。例如，裂縫512可能使板431的一部分與板的其余部分分離。在某些情況下，板上分離出的部分可能移出板的主平面(例如，離開圖5b中頁面所在的平面)，在板431的一側(cè)形成更寬的通道，并在板431的另一側(cè)形成更窄的通道，從而影響通道內(nèi)流動的均勻性。為了解決這個問題，本技術(shù)可以包括如下文所述的用于裂縫發(fā)展的一個或多個優(yōu)選的方向。

圖5b中，未加熱的板431的初始輪廓520以實線在圖中示出。當(dāng)工作流體在通道441中向下行進(jìn)時(沿著高度h的方向)，工作流體加熱板431。板的上部達(dá)到了比板的下部溫度t2更高的溫度(t1)。加熱后的板431的輪廓在圖5b中以虛線示出(為了說明，以夸大的方式示出)，并指出板431上部的深度dh大于板下部的深度dc。深度dh和dc之間的差異促使對角裂縫511沿板的對角線進(jìn)行延伸。這種對角裂縫511通常不會使板的部分分離出板的主平面。在一些實施方式中，板431可以故意地削弱(例如，減薄)，以創(chuàng)造出用于裂縫510發(fā)展的優(yōu)選的方向(例如，如在下文描述的參照圖6a至圖6c的通過成形石蠟板)。裂縫510和511不會(至少不會顯著地)導(dǎo)致板的部分分離，以使得工作流體流經(jīng)的通道的寬度發(fā)生改變。所以，即使當(dāng)板431包括裂縫510和/或511，通道寬度依然能夠保持大致恒定，且各通道內(nèi)的工作流體的流動保持大致相等。

圖6a是根據(jù)本技術(shù)的實施方式的用于制造蓄熱裝置的模具600a的示意圖。圖6b是模具600a的局部細(xì)節(jié)圖。以下將一起討論圖6a和圖6b。模具600a可以包括模具殼體610，其包含按照間隔或節(jié)距p布置犧牲板641(例如，由可熔化的石蠟制成)。在本技術(shù)的一些實施方式中，支撐結(jié)構(gòu)的布置，例如凹槽611，能夠使?fàn)奚?41保持所需的間隔。在其他實施方式中，夾子、保持器、或其他合適的裝置可被用于將犧牲板保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。在將犧牲?41布置在模具殼體610內(nèi)之后，可以將成型材料631(例如，混凝土)倒入模具600a中(例如，倒入頁面所在的平面)。在本技術(shù)的一些實施方式中，成型材料631可以被倒入至犧牲板641之間，以使流入犧牲板641之間的各間隔中的成型材料631的量近似。結(jié)果。結(jié)果是，混凝土對犧牲板641的兩個對立側(cè)面上的壓力也相似，并且成型過程中犧牲板641大致保持其初始的位置和形狀。在其他實施方式中，模具600a可以轉(zhuǎn)動其側(cè)面使?fàn)奚?41水平放置。成型過程可以始于添加一定量的成型材料631以澆筑一塊板431。接著，犧牲板641可以被放置在已添加的成型材料上，然后再添加一定量的成型材料，添加的量足以澆筑另一塊板431。之后可以重復(fù)這個過程用于板431所需的數(shù)目。

當(dāng)成型材料631凝固后，犧牲板641可以采用，例如，在足夠高的溫度下熔化它們的方式去除(例如，當(dāng)犧牲板是由可熔化的石蠟或其他材料制成時)。在一些實施方式中，犧牲板可以通過化學(xué)反應(yīng)去除，例如，溶解或氣化犧牲板641。犧牲板641的深度d大致對應(yīng)于通道441的深度d。在前文所述的任一實施方式中，當(dāng)成型材料631凝固后，板431可以采用，例如，拆卸模具殼體610的方式去除。本技術(shù)的實施方式的一個優(yōu)點為能夠在不需要機(jī)器制造混凝土的情況下制造相對薄的板431。進(jìn)一步地，至少在本發(fā)明的至少一些實施方式中，所示的成型過程能夠在安裝位置上進(jìn)行，從而減少了運輸成本和延遲。

圖6c是根據(jù)本技術(shù)的實施方式的用于制造蓄熱裝置的模具600b的示意圖。模具600b可以包括模具殼體610，其包含犧牲板641(例如，由可熔化的石蠟或塑料制成)。犧牲板641可以是大致水平放置，但無需嚴(yán)格地水平，且可以總體上呈波浪狀。在本技術(shù)的一個實施方式中，制造板631的工藝可以首先在模具殼體610的底部澆筑混凝土，然后在混凝土上放置犧牲板641(或者澆筑犧牲板641的材料)。之后可以澆筑另一層混凝土(或者其他板材料)，再是另一層犧牲板641，這個過程持續(xù)進(jìn)行。混凝土(或板631的其他材料)凝固后，犧牲板641采用，例如，熔化或化學(xué)反應(yīng)的方式去除。所產(chǎn)生的通道(之前犧牲板641所在的位置)可以具有大致恒定的寬度w。因此，對于流進(jìn)或流出頁面的工作流體的流動，即使通道是波浪形的，通道的寬度w也基本上是恒定不變的(制造或公差變化除外)。至少在一些實施方式中，無需制造平整的板能夠簡化制造工藝和/或使制造工藝更加穩(wěn)定。

圖7a-b為根據(jù)本公開的技術(shù)的實施方式所配置的犧牲板的局部等距示意圖。圖7a和7b分別示出了犧牲板712a和712b，其具有深度ds和高度hs，其基本決定了蓄熱裝置中的相應(yīng)通道的深度或高度。在圖7a所示的一個實施方式中，犧牲板712a基本上實心的。使得成型的板具有基本平整的側(cè)表面，且不與鄰近的板連接。圖7b所示的一個實施方式中，犧牲板712b包括開孔710，在成型過程中，允許成型材料流經(jīng)開孔710，從一個被板占據(jù)的空間流動至另一個被鄰近板所占據(jù)的空間。結(jié)果，模具中相鄰板的側(cè)表面可以通過開孔710中的成型材料相互連接。當(dāng)犧牲材料被去除后(例如，通過熔化)，相鄰板間的連接依然保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀？偟膩碚f，連接能夠增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并且減少相對細(xì)長的板上產(chǎn)生的裂縫。不僅如此，在操作過程中，當(dāng)工作流體在通道中流動時，工作流體也可以圍繞相鄰板之間的連接流動。因此，連接可以為工作流體與板之間的熱交換提供額外的面積。此外，該連接還能夠保持板之間設(shè)計好的間隔，使得板之間通道的寬度也能夠被保持。所示的開孔710基本是橢圓的，但是在其他實施方式中也可以是其他的形狀(例如，沿著流動方向的狹縫)。

圖8a是根據(jù)本技術(shù)的實施方式被配置的蓄熱裝置800的局部等距示意圖。圖8b是蓄熱裝置800的部分的詳細(xì)視圖。所示的蓄熱裝置800包括若干個沿長度l布置的板431。該板431具有厚度t、深度d和高度h。相鄰板之間的間隔對應(yīng)于通道441的寬度w。連續(xù)的通道441之間的距離為節(jié)距p。流動箭頭411、412指出了工作流體wf的流動方向。在操作中，工作流體wf可以從蓄熱裝置800的頂部經(jīng)通道441流動至蓄熱裝置800的底部，并向或從板431傳遞熱量。正如流動箭頭421所示出的那樣，工作流體wf從蓄熱裝置800的底部離開。

圖8b示出了板431的布置的部分。在所示的實施方式中，底座板811支撐板431在相對應(yīng)的底座槽812內(nèi)。底座槽812的寬度與板431的厚度大致相同。在另外的實施方式中，底座槽的寬度可以大于板431的厚度。在一些實施方式中，附加的底座板811能夠在，例如板431的拐角處，對板431進(jìn)行支撐，使板保持大體上垂直的位置。相鄰的底座槽812之間的距離能夠至少部分決定通道441的寬度w。在本技術(shù)的一些實施方式中，底座板811可以使用與板431相同的材料(例如，混凝土)制成，以獲得更低的成本和更短的生產(chǎn)周期。根據(jù)油田或其他應(yīng)用領(lǐng)域所需的蒸汽量，單個蓄熱裝置800可能不具備足夠的容量，因此，多個蓄熱裝置800可以被布置在一起，如下文參照圖9所描述的一樣。

圖9示意性地示出了根據(jù)本公開的技術(shù)的實施方式的多個蓄熱裝置的布置900。所示的實施方式包括三臺蓄熱裝置(第一至第三臺裝置被標(biāo)示為900a至900c)，且在其他實施方式中，布置可以包括其他數(shù)目的蓄熱裝置，這取決于(例如)具體應(yīng)用中所需的總蓄熱容量。在任一實施方式中，當(dāng)日射量相對高時，工作流體通常(例如，大多數(shù)時間)向蓄熱裝置中的板傳遞熱量。相反，當(dāng)日射量相對低時，板通常向工作流體傳遞熱量。

在所示的布置900中，工作流體wf可以按單元頂部處的流動箭頭411a所示的進(jìn)入第一蓄熱裝置900a，當(dāng)工作流體wf向蓄熱裝置900a的板傳遞熱量后，再按單元底部處的流動箭頭421a所示流出。蓄熱裝置900a至900c以串聯(lián)的方式布置，例如，工作流體wf從第一蓄熱裝置900a的出口流動至第二蓄熱裝置900b的進(jìn)口，并且，離開第二蓄熱裝置900b后，進(jìn)一步流入第三蓄熱裝置900c的進(jìn)口。工作流體wf流經(jīng)蓄熱裝置900a至900c的這種布置可以對應(yīng)于相對高的日射量。相反地，當(dāng)日射量較低時，工作流體wf可以從第一蓄熱裝置900a的底部流入，流經(jīng)第一蓄熱裝置900a時，從第一蓄熱裝置900a的板處獲得熱量，之后從第一蓄熱裝置900a的頂部流出，并進(jìn)入第二蓄熱裝置900b的底部，再繼續(xù)進(jìn)入第三蓄熱裝置900c。

布置900是蓄熱裝置的簡單布置，其他特定領(lǐng)域的串聯(lián)或并聯(lián)布置可以被應(yīng)用于其他實施方式中。進(jìn)一步地，三臺蓄熱裝置被示為具有大致相同的形狀和尺寸，但是在其他實施方式中，蓄熱裝置可以具有不同的形狀和/或尺寸。

布置900可以包括閥門，被放置用于調(diào)節(jié)流經(jīng)任一蓄熱裝置或蓄熱裝置的組合的工作流體流量。在一些實施方式中，閥門可以通過控制器901控制，以限制或阻斷流向一些蓄熱裝置的工作流體的流動，這取決于，例如，日射量和油田中所需的蒸汽的產(chǎn)量。在其他實施方式中，控制器901能夠控制閥門901-913，以保持流經(jīng)布置900中的蓄熱裝置或者至少流經(jīng)一些蓄熱裝置為層流或者大體上為層流。在其他實施方式中，布置可以包括其他數(shù)目和/或位置的閥門?？刂破?01還可以包括計算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，硬盤、可編程存儲器、光盤、非易失性存儲器等等)，其承載基于計算機(jī)的指令，用于引導(dǎo)閥門910-913和/或裝配和/或更大系統(tǒng)的其他組件的操作。

在某特定的實施方式中，上述的系統(tǒng)可以包括槽形、基于反射鏡的太陽能聚光器。在其他實施方式中，太陽能收集系統(tǒng)可以包括其他類型的太陽能收集器，包括但不限于點源收集器、塔式收集器、碟式收集器、和/或菲涅爾收集器。前文記載的系統(tǒng)的特定實施方式以水作為工作流體。在其他實施方式中，系統(tǒng)可以采用其他類型的工作流體，或者不同工作流體的組合，以大致相同的方式進(jìn)行操作。

雖然前文的某些實施方式的上下文中記載了與那些實施方式相關(guān)聯(lián)的各種優(yōu)點和特征，但是其他的實施方式也可以展示出這種優(yōu)點和/或特征，并且并非所有的實施方式都必須展示這樣的優(yōu)點和/或技術(shù)特征以落入本技術(shù)的保護(hù)范圍中。因此，本公開可以包括在此美國明確示出或描述的其它實施方式。

在某種程度上若任何通過引用被并入的材料與本公開相矛盾，以本公開為準(zhǔn)。