本發(fā)明總體涉及一種空氣簾控制系統(tǒng)及方法，并且更具體地，涉及一種用于太陽(yáng)能熱接收器的空氣簾控制系統(tǒng)和方法以及太陽(yáng)能熱接收器。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能熱接收器用于從拋物面式反射盤和定日鏡場(chǎng)收集定向的太陽(yáng)能輻射。熱接收器通過(guò)打開的孔從太陽(yáng)接收聚合的太陽(yáng)能輻射。典型地，接收器內(nèi)的管內(nèi)部的流體吸收熱，然后熱被用來(lái)生成能量。圖1示出了作為單盤太陽(yáng)能收集器103的一部分的太陽(yáng)能集熱器101的實(shí)例。

在收集太陽(yáng)光時(shí)會(huì)有各種利用太陽(yáng)能接收器的無(wú)效率，太陽(yáng)能接收器包括在收集太陽(yáng)光時(shí)在接收器處通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的熱損耗以及光損耗。圖2示出了太陽(yáng)能熱接收器203的概念性溫度場(chǎng)201，其從接收器孔205損失熱量。如從圖2中所見，缺少空氣簾時(shí)，明顯的空氣分層發(fā)生，因?yàn)閷?duì)于所有稍微大于0度的傾斜角度而言，停滯區(qū)域都受困于腔接收器中。

空氣簾通常已經(jīng)用于店面前部環(huán)境中以使商店的熱損耗最小化。這些類型的空氣簾使用最小接近密封機(jī)制，其僅被要求產(chǎn)生延伸到地板的空氣簾。換句話說(shuō)，地板提供了一種通過(guò)將流動(dòng)的垂直分量降低到零而重新導(dǎo)引并包含空氣簾的機(jī)制。太陽(yáng)能熱接收器沒(méi)有地板的等效物來(lái)使得等效系統(tǒng)能夠有用。進(jìn)一步地，這些類型的空氣簾通常受限于降低水平連接的體積之間的熱傳遞。這種單元抑制溫度受控的內(nèi)部環(huán)境和不受控的外部環(huán)境之間的空氣對(duì)流交換。

進(jìn)一步地，空氣簾已經(jīng)用于具有固體顆粒下降流的系統(tǒng)中，該固體顆粒下降流用來(lái)直接吸收熱能。在這些系統(tǒng)中，空氣簾被向上導(dǎo)引以幫助穩(wěn)定和限制顆粒流。然而，它們的目的并不是抑制由于來(lái)自熱接收器的加熱表面的對(duì)流而導(dǎo)致的熱損耗。

在用于太陽(yáng)能熱接收器的空氣簾系統(tǒng)中，具有被朝著接收器的孔導(dǎo)引的空氣射流是已知的。然而，在這些系統(tǒng)中，生成的空氣簾橫向于整個(gè)孔，這不可能提供最佳的性能。進(jìn)一步地，這些現(xiàn)有的系統(tǒng)并未考慮太陽(yáng)能熱接收器中的壓力分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于基本上克服或者至少改善現(xiàn)有布置的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)，或者至少給公眾提供一有益選擇。

公開的是以下布置：其通過(guò)以最小化熱損耗的方式控制用于太陽(yáng)能接收器的空氣簾而尋求處理以上問(wèn)題。

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于太陽(yáng)能接收器的空氣簾控制系統(tǒng)，其包括：至少一個(gè)空氣射嘴，其布置成在太陽(yáng)能熱接收器的接收器孔的至少一部分上產(chǎn)生空氣簾；空氣流控制裝置，其用于控制流出空氣射嘴的空氣流的速度；至少一個(gè)角度控制裝置，其用于控制空氣簾相對(duì)于接收器孔的角度；以及系統(tǒng)控制器，其布置成控制空氣流控制裝置以使接收器孔與接收器孔外部的環(huán)境元素隔離。

根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種用于太陽(yáng)能熱接收器的空氣簾控制方法，包括以下步驟：在太陽(yáng)能熱接收器的接收器孔的至少一部分上從至少一個(gè)空氣射嘴產(chǎn)生空氣簾；控制流出空氣射嘴的空氣流的速度；控制至少一個(gè)空氣射嘴相對(duì)于接收器孔的角度，其中，控制空氣流的速度和空氣簾的角度以使接收器孔與接收器孔外部的環(huán)境元素隔離。

根據(jù)本公開的再一方面，提供了一種太陽(yáng)能熱接收器，包括在太陽(yáng)能熱接收器的接收器孔的至少一部分上產(chǎn)生空氣簾的至少一個(gè)空氣射嘴、用于將空氣抽出接收器孔的空氣抽取裝置以及用于將空氣噴射到接收器孔中的空氣噴射裝置。

還公開了本發(fā)明的其他方面。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照附圖和附件描述現(xiàn)有技術(shù)的一些方面和本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，其中：

圖1示出了用于太陽(yáng)能熱接收器的現(xiàn)有布置；

圖2示出了用于太陽(yáng)能熱接收器的概念性溫度場(chǎng)；

圖3示出了從空氣射嘴發(fā)出的空氣行為的數(shù)學(xué)模型的表示；

圖4示出了根據(jù)本文公開的作為空氣簾速率的函數(shù)的空氣簾效能，其用于改變腔傾角；

圖5示出了根據(jù)本文公開的空氣簾控制系統(tǒng)的示意圖；

圖6示出了根據(jù)本文公開的太陽(yáng)能熱接收器的一個(gè)實(shí)例；

圖7示出了根據(jù)本文公開的太陽(yáng)能熱接收器的一個(gè)實(shí)例；

圖8示出了根據(jù)本文公開的空氣射嘴模塊的一個(gè)實(shí)例；

圖9a-9d示出了根據(jù)本文公開的空氣射嘴的各種構(gòu)造；

圖10示出了根據(jù)本文公開的平面空氣簾的單個(gè)射嘴；

圖11a-11c示出了根據(jù)本文公開的太陽(yáng)能熱接收器上的空氣射嘴構(gòu)造的進(jìn)一步的實(shí)例；

圖12a和12b示出了根據(jù)本文公開的使用第一操作模式控制的熱接收器的熱圖像；

圖13a和13b示出了根據(jù)本文公開的使用第二操作模式控制的熱接收器的熱圖像；

圖14a-14e示出了根據(jù)本文公開的等值線圖，其表明使用不同構(gòu)造的空氣簾系統(tǒng)的兩個(gè)操作模式的效能。

具體實(shí)施方式

在附圖的任何一幅或多幅附圖中參看具有相同附圖標(biāo)記的步驟和/或特征情況下，這些步驟和/或特征就本說(shuō)明書而言具有相同功能或操作，除非出現(xiàn)相反目的。

腔式接收器中經(jīng)歷的高溫通過(guò)傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流導(dǎo)致大量的熱損耗。這些熱損耗機(jī)制取決于包括操作條件和外部環(huán)境的多種因素，但是并不總是相關(guān)。不同類型的接收器技術(shù)涉及不同的聚光方法，其中線式接收器與線式菲涅爾和槽式系統(tǒng)有關(guān)，塔式接收器與太陽(yáng)能塔有關(guān)，中心腔式接收器與盤式聚光器技術(shù)有關(guān)。

對(duì)流的熱傳遞構(gòu)成在固體表面和相鄰的流體主體(例如，空氣)之間發(fā)生的任何熱傳遞。這種熱傳遞可以進(jìn)一步分類成強(qiáng)制對(duì)流和自然對(duì)流。自然對(duì)流指的是因?yàn)榱黧w密度不同而發(fā)生的流體運(yùn)動(dòng)，例如，接近接收器表面由于流體的傳導(dǎo)加熱產(chǎn)生的流體密度不同。強(qiáng)制對(duì)流指的是通過(guò)外部強(qiáng)制流動(dòng)(例如，陣風(fēng))而導(dǎo)致的熱傳遞。

圖3示出了空氣射嘴行為的數(shù)學(xué)模型的表示，其用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)描述了在射流出口(噴嘴)301處的空氣和遠(yuǎn)離射流出口(噴嘴)303一定距離y處的空氣之間的關(guān)系，其中擴(kuò)展的射流對(duì)應(yīng)于空氣簾509。術(shù)語(yǔ)空氣射嘴在某些實(shí)例中指的是單個(gè)空氣射嘴和共同存在的噴嘴。在其他實(shí)例中，空氣射嘴可以包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴。

這是針對(duì)非布西內(nèi)斯克(boussinesq)和垂直導(dǎo)引空氣簾的方程的概述。假設(shè)水平腔具有均勻的溫度tc(密度ρc)，并且環(huán)境條件是均勻溫度t∞(密度ρ∞)。應(yīng)該注意，對(duì)于熱腔，ρc<ρ∞。進(jìn)一步假設(shè)整個(gè)流動(dòng)標(biāo)稱地處于恒壓(大氣壓)pa下。

任何高度下，變量為：

·與射流源距離y

·射流寬度b

·射流速率(長(zhǎng)流)u

·射流密度ρ(對(duì)應(yīng)于射流的空氣溫度t)

·射流中的比焓

支配方程可以寫成以下形式：

1.質(zhì)量守恒：

其中α(z)表示湍流射流中的卷吸(entrain)；α(z)例如在射流卷吸的高度范圍內(nèi)可以采用固定值≈0.08，以及在卷出(detrain)發(fā)生的高度范圍內(nèi)可以采用負(fù)值。

2.動(dòng)量守恒

其中，g是重力加速率。

3.能量守恒

其中h∞和hc分別是環(huán)境空氣和腔空氣的比焓。

4.熱力學(xué)/理想氣體約束：

其中cp是恒壓(對(duì)于空氣大約恒定)下的比熱，而r是用于空氣的比氣體常數(shù)(來(lái)自理想氣體定律p/ρ＝rt).

射流在y＝0處被賦初值，其中寬度b0，速率u0(向下正數(shù))，以及密度ρ0＝ρa(bǔ)(對(duì)應(yīng)于溫度ta)；方程需要向下積分(y>0)，但是僅在u>0時(shí)有效(即，射流不顛倒方向)。

與射流卷吸(并且卷吸常數(shù)α已知)的高度的初始范圍內(nèi)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)相比較，模型結(jié)果很好。需要將模塊方程歸納為允許初始以一角度向垂直方向?qū)б纳淞鞑⑶矣?jì)算經(jīng)受橫向力的射流的曲線軌道。

太陽(yáng)能熱接收器的傾角可以改變，并且這種改變影響從接收器的孔損失的熱量。圖2示出了熱接收器中的建模的溫度場(chǎng)，該熱接收器在大約45度的傾角遭受了對(duì)流熱損耗。

可以將空氣簾的效能ε定義成：

其中，qacd是具有應(yīng)用的空氣簾的熱損耗，q0是沒(méi)有以給定角度使用空氣簾的熱損耗。在圖4中，針對(duì)每個(gè)腔，示出了作為空氣簾速率的函數(shù)的效能。由圖4可以看出，水平腔具有最大55-70％的效能，其中空氣簾速率為1.4-2.2m/s。

當(dāng)腔以15o和75o之間的角傾斜時(shí)，空氣簾效能達(dá)到在30％至60％的范圍內(nèi)的最大值，這明顯小于如圖14c中所見的水平腔。此外，空氣簾的相對(duì)效能被證明隨著腔傾角增加而變得對(duì)空氣簾速率更加敏感。

圖5示出了空氣簾控制系統(tǒng)5001的示意圖。該系統(tǒng)具有用于控制太陽(yáng)能熱接收器101的系統(tǒng)控制器501。

系統(tǒng)控制器501可以是可以操作控制機(jī)電系統(tǒng)的任何適當(dāng)?shù)碾姎饣螂娮友b置。例如，系統(tǒng)控制器可以是包括以下部件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)模塊；諸如鍵盤和鼠標(biāo)指針裝置的輸入裝置；以及包括顯示裝置和揚(yáng)聲器的輸出裝置。外部調(diào)制器解調(diào)器(調(diào)制解調(diào)器)收發(fā)器裝置可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模塊使用，該計(jì)算機(jī)模塊用于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接(例如，wan、lan或因特網(wǎng))與通信網(wǎng)絡(luò)往返通信。

計(jì)算機(jī)模塊典型地包括至少一個(gè)處理器單元以及存儲(chǔ)器單元502(例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)和只讀存儲(chǔ)器(rom))。計(jì)算機(jī)模塊也包括多個(gè)輸入/輸出(i/o)接口，其包括：耦接到視頻顯示器、揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的音頻/視頻接口；耦接到鍵盤和鼠標(biāo)的i/o接口；以及用于外部調(diào)制解調(diào)器和打印機(jī)的接口。計(jì)算機(jī)模塊還可以具有本地網(wǎng)絡(luò)接口，其允許計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)連接而耦接到局域通信網(wǎng)絡(luò)(稱為局域網(wǎng)(lan))。

i/o接口可以采用串行和/或并行連通，前者典型地根據(jù)通用串行總線(usb)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)并且具有對(duì)應(yīng)的usb連接器(未示出)。存儲(chǔ)裝置被提供并且典型地包括硬盤驅(qū)動(dòng)器(hdd)?？梢允褂弥T如軟盤驅(qū)動(dòng)器和磁帶驅(qū)動(dòng)器(未示出)的其他存儲(chǔ)裝置。光盤驅(qū)動(dòng)器典型地設(shè)置成充當(dāng)數(shù)據(jù)的非易失性源。

計(jì)算機(jī)模塊的部件典型地經(jīng)由互連總線和以下方式通信：產(chǎn)生所屬領(lǐng)域中技術(shù)人員已知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的慣用的操作模式。

控制熱接收器的方法可以使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)施，其中可以將算法實(shí)施成可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用程序。

軟件可以存儲(chǔ)在包括例如以下所述的存儲(chǔ)裝置的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。軟件被從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)加載到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，然后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行。具有這種記錄在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的軟件或者計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

軟件典型地存儲(chǔ)在hdd或者存儲(chǔ)器中。軟件從計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)加載到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，并且由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行。因此，例如，軟件可以存儲(chǔ)在由光盤驅(qū)動(dòng)器讀取的光學(xué)刻度存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，cd-rom)上。具有這種記錄在其上的軟件或計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

圖5中的示意圖示出了單個(gè)空氣射嘴/噴嘴505。然而，應(yīng)該理解，如以下所解釋的，可以存在布置成產(chǎn)生空氣簾507的多個(gè)空氣射嘴。空氣簾可以是平面的空氣簾，其中，空氣簾在空間上基本上布置成形成空氣層?？諝夂熆梢允欠瞧矫娴目諝夂?，其中，空氣簾根據(jù)空氣射嘴的布置而成形，例如，成形為圓形或者半圓形式?？諝夂熆梢栽诳臻g上連續(xù)，或者可以是在空氣簾的至少一部分內(nèi)在空間上半連續(xù)的空氣簾。例如，排出空氣射嘴的空氣的初始部分可以不形成空間上連續(xù)的空氣簾，但是可以遠(yuǎn)離空氣射嘴一距離形成為空間上連續(xù)的空氣簾。此外，空氣簾可以是暫時(shí)連續(xù)的或者暫時(shí)半連續(xù)的空氣簾。例如，空氣簾控制系統(tǒng)可以使離開空氣噴嘴的空氣脈動(dòng)，以產(chǎn)生間歇的空氣流。間歇的空氣流可以一起形成以產(chǎn)生空間上半連續(xù)的空氣簾的空間上的連續(xù)。此外，如以下更加詳細(xì)解釋的，空氣簾507產(chǎn)生，以使得其覆蓋或圍繞熱接收器孔509的至少一部分。也就是說(shuō)，熱接收器的孔的整個(gè)長(zhǎng)度和寬度可以被空氣簾覆蓋，或者僅孔的長(zhǎng)度和寬度的一部分可以被空氣簾覆蓋。應(yīng)該理解，孔指的是熱接收器的外殼的橫過(guò)生成空氣簾的開口的孔平面。

空氣射嘴505相對(duì)于孔509的角位移可以由角度控制裝置503調(diào)節(jié)。應(yīng)該理解，可以存在多個(gè)角度控制裝置。角度控制裝置控制空氣簾源頭處的角度，即，相對(duì)于接收器的孔的源角度。其還可以控制空氣簾或者空氣射嘴/噴嘴角度或者空氣相對(duì)于接收器的孔從噴嘴發(fā)出的方向?？梢酝ㄟ^(guò)空氣射嘴或空氣射流噴嘴或外殼成角度地調(diào)節(jié)空氣射嘴，以使得空氣簾相對(duì)于孔509以源角度θ導(dǎo)引。應(yīng)該理解，角度θ可以是正值或者負(fù)值，以使得空氣簾被朝向或者被遠(yuǎn)離熱接收器(因此，朝向或者遠(yuǎn)離孔)導(dǎo)引。角度控制裝置503可以是機(jī)動(dòng)裝置，其例如根據(jù)系統(tǒng)控制器501產(chǎn)生的控制信號(hào)旋轉(zhuǎn)空氣射嘴505。也可以想到其他合適的角位移裝置。

對(duì)于源角度調(diào)節(jié)的附加或者備選，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求調(diào)節(jié)或配置空氣射嘴相對(duì)于孔的位置。如圖5中所示，空氣射嘴可以布置成從垂直定位在接收器孔上方的位置導(dǎo)引空氣簾。進(jìn)一步地，可以調(diào)節(jié)空氣射嘴的水平定位，以使得空氣射嘴的噴嘴產(chǎn)生與熱接收器的孔509平行且共面的空氣簾。備選地，可以將水平定位偏置一值δx，以使得空氣射嘴的噴嘴產(chǎn)生與熱接收器的孔509平行且不共面的空氣簾?？諝馍渥煅刂捷S的定位可以固定，或者可以通過(guò)手動(dòng)或者任何合適的裝置調(diào)節(jié)。例如，可以通過(guò)系統(tǒng)控制器501調(diào)節(jié)空氣射嘴的水平位置，系統(tǒng)控制器501輸出控制信號(hào)以移動(dòng)空氣射嘴505位于其上的水平支撐件。也可以想出其他合適的水平位移裝置。

應(yīng)該理解，空氣簾的源頭(即，空氣射嘴)及空氣從空氣射嘴發(fā)出的方向可以調(diào)節(jié)。例如，空氣簾源頭可以垂直定位在孔上方。進(jìn)一步地，空氣簾源頭可以沿著x軸定位在任何地方(其中，孔平面是y軸)，并且遠(yuǎn)離或朝向孔平面的角方向可以調(diào)節(jié)。此外，空氣簾源頭可以定位在孔平面的上點(diǎn)(upperpoint)和下點(diǎn)(lowerpoint)之間，并且以任何角度朝向孔。

空氣流發(fā)生器516(例如，風(fēng)扇)經(jīng)由空氣流控制裝置517向空氣射嘴505提供空氣，該空氣流控制裝置517控制空氣流流出空氣射嘴的速度。應(yīng)該理解，空氣流控制裝置517和空氣流發(fā)生器516可以是組合兩個(gè)功能的單個(gè)裝置?？諝饬靼l(fā)生器產(chǎn)生的空氣運(yùn)動(dòng)沿著適當(dāng)?shù)墓艿纻鬟f到空氣流控制裝置，并且經(jīng)由其他合適的空氣管道傳遞到空氣射嘴505。

一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器(519a和519b)可以定位在接收器腔中、附近或周圍，以測(cè)量這些位置中的空氣壓力。進(jìn)一步地，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器521可以定位在接收器腔中，以測(cè)量接收器腔中的溫度。此外，一個(gè)或多個(gè)環(huán)境風(fēng)傳感器523可以定位在接收器腔外部，以測(cè)量環(huán)境風(fēng)變量，例如，溫度、方向和速率。這些傳感器(519a、519b、521、523)中的每個(gè)均與系統(tǒng)控制器501通信，以將感測(cè)的讀數(shù)發(fā)送到控制器501。

系統(tǒng)控制器501布置成控制空氣流控制裝置517和角度控制裝置503以產(chǎn)生空氣簾，并因而將接收器孔與在接收器孔外的環(huán)境元件隔離。

系統(tǒng)控制器501可以布置成通過(guò)基于預(yù)定算法控制空氣流的速度和空氣簾的角度中的一個(gè)或多個(gè)，而控制空氣流控制裝置517和角度控制裝置503。預(yù)定算法可以存儲(chǔ)在與控制器501通信的存儲(chǔ)模塊502中。

可以基于接收器腔中的檢測(cè)溫度、接收器孔的檢測(cè)傾角、一個(gè)或多個(gè)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模塊、一個(gè)或多個(gè)測(cè)量的性能特征和基本流動(dòng)物理學(xué)中的一個(gè)或多個(gè)配置或調(diào)節(jié)預(yù)定算法。

系統(tǒng)控制器存儲(chǔ)器502還可以在這里包括查找表。查找表可以由系統(tǒng)控制器使用，以基于接收器孔的傾角調(diào)節(jié)空氣流的速度和空氣簾的源角度中的一個(gè)或多個(gè)。作為備選，可以使用相關(guān)方程、多項(xiàng)式表達(dá)式或任何其他合適的技術(shù)。

系統(tǒng)控制器501可以布置成基于一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)控制空氣流控制裝置517和角度控制裝置503。輸入信號(hào)可以是例如接收器孔的傾角、太陽(yáng)能熱接收器的接收器腔中的問(wèn)題、與接收器孔有關(guān)的空氣簾的角度、流出空氣射嘴的空氣的速度、環(huán)境風(fēng)速度、環(huán)境風(fēng)方向、環(huán)境風(fēng)溫度和太陽(yáng)位置中的一個(gè)或多個(gè)。

可以通過(guò)傾角模塊525檢測(cè)接收器孔的傾角并將其發(fā)送給系統(tǒng)控制器501。傾角模塊可以檢測(cè)太陽(yáng)能熱接收器的傾角的角度。進(jìn)一步地，傾角模塊525還可以調(diào)節(jié)太陽(yáng)能熱接收器的傾角。

可以通過(guò)熱接收器的腔中的溫度計(jì)檢測(cè)太陽(yáng)能熱接收器的接收器腔中的溫度，并將其發(fā)送給系統(tǒng)控制器。

可以通過(guò)角度控制裝置確定空氣簾相對(duì)于接收器孔的角度，并將其發(fā)送給系統(tǒng)控制器。

可以通過(guò)空氣流控制裝置確定空氣流流出空氣射嘴的速度，并將其發(fā)送給系統(tǒng)控制器。

可以通過(guò)定位在太陽(yáng)能熱接收器孔外部的合適的風(fēng)測(cè)量裝置檢測(cè)環(huán)境風(fēng)速度、風(fēng)方向和風(fēng)溫度。

如圖5中所示，系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)空氣抽取裝置513，其用于將空氣抽出太陽(yáng)能熱接收器。進(jìn)一步地，系統(tǒng)可以包括用于將空氣噴射到太陽(yáng)能熱接收器中的一個(gè)或多個(gè)空氣噴射裝置515。應(yīng)該理解，系統(tǒng)可以包括空氣抽取和噴射裝置。這些空氣抽取和噴射裝置可以與控制器通信以從系統(tǒng)控制器501接收控制信號(hào)，系統(tǒng)控制器501控制從熱接收器腔511抽取出多少空氣或者噴射進(jìn)熱接收器511多少空氣。這些空氣抽取和噴射裝置的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)空氣流的輪廓，以調(diào)節(jié)隔離多少接收器孔。進(jìn)一步地，空氣抽取裝置513和空氣噴射裝置515可以連接在一起，以使空氣能夠被抽取出以噴射。例如，空氣可以經(jīng)由熱交換器從空氣抽取裝置流到空氣噴射裝置。

因此，通常，本文描述的系統(tǒng)產(chǎn)生受控的空氣流，其被導(dǎo)引以部分地抑制對(duì)流流動(dòng)，要不然對(duì)流流動(dòng)會(huì)將熱能量從聚集的太陽(yáng)能熱接收器中的高溫集熱表面去除掉。集熱表面可以在外殼中下凹一些度數(shù)，例如，圖5或圖6或圖7的腔511。

如以上所解釋的，可以結(jié)合從留在外殼中的體積抽取空氣或?qū)⒖諝鈬娚涞搅粼谕鈿ぶ械捏w積產(chǎn)生和控制空氣簾。系統(tǒng)可以幫助抑制接收器的熱損耗，該接收器在操作期間要么固定在空間中要么以各種角度傾斜，和/或暴露于環(huán)境風(fēng)和湍流下。對(duì)流熱損耗的最佳抑制可以通過(guò)控制系統(tǒng)獲得，該控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)空氣簾的速度、空氣簾相對(duì)于孔平面(即，加熱的接收器表面通過(guò)其暴露于環(huán)境條件下的孔平面)的角度以及從外殼中抽取(或者噴射進(jìn))的空氣的速率。

圖6示出了腔式接收器型配置的垂直截面，圖7示出了塔式接收器型幾何結(jié)構(gòu)的垂直截面。應(yīng)該理解，可以根據(jù)本文公開使用其他類型的配置或幾何結(jié)構(gòu)。還應(yīng)該理解，不要求圖7中所示的接收器如所示的那樣垂直定位以便與其有效操作，并且可以使用任何合適范圍的傾角角度。

集熱表面(601和701)由包含工作流體的管構(gòu)成。在每個(gè)系統(tǒng)中，提供接收器外殼(602和702)。提供空氣射流噴嘴(603和703)以在外殼的孔平面(604和704)上導(dǎo)引空氣。空氣的單個(gè)射流(605和705)排出空氣射流噴嘴。示出了空氣簾的初始平面(606和706)。在一個(gè)可能位置示出的抽取閥(607和707)可以用于從接收器外殼抽取空氣。在一個(gè)可能位置示出的噴射閥(608和708)可以用于將空氣噴射到接收器外殼中，針對(duì)腔式接收器型配置，示出了腔傾角軸609。在這些實(shí)例中的每個(gè)中，進(jìn)入的太陽(yáng)能輻射(610和710)被導(dǎo)引并聚焦到接收器的腔(611和711)中，以加熱集熱表面(601和701)?？諝馍渥?603和703)和噴射和/或抽取閥(608、708和610、710)之一或二者的組合由系統(tǒng)控制器501控制，系統(tǒng)控制器501控制空氣射嘴的速度和角度以及空氣抽取和噴射的速度。這些部件中的一個(gè)或多個(gè)的調(diào)節(jié)可以基于如本文所述那樣接收的輸入變量進(jìn)行。應(yīng)該理解，空氣抽取(608、708)、空氣噴射(607、707)和空氣射嘴(603、703)的任何組合可以根據(jù)控制系統(tǒng)的最佳性能設(shè)置及時(shí)地用在任何地方。

圖8示出了空氣射嘴模塊801的實(shí)例，其可以用于圖6和圖7所示的接收器單元中的任一個(gè)?？諝馍渥炷K801包括用于產(chǎn)生空氣簾805的單個(gè)空氣射嘴803。空氣流控制裝置517還可以形成空氣射嘴803的一部分，或者可以與空氣射嘴803分離但流體連通。空氣流發(fā)生器516還可以是空氣射嘴803的一部分，或者與外殼分離但與空氣流控制裝置517流體連通。如較早所述，空氣流發(fā)生器和空氣流控制裝置可以組合成一個(gè)單元。

可以使用角度控制裝置503調(diào)節(jié)空氣簾805的角度。也就是說(shuō)，整個(gè)空氣射嘴801可以移動(dòng)，以調(diào)節(jié)空氣簾805的角度，或者可以調(diào)節(jié)空氣射嘴801中的噴嘴。應(yīng)該理解，可以使用其他備選的機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)或控制空氣簾的角度。例如，通過(guò)將兩個(gè)空氣射流彼此靠近定位(其中空氣射流以不同速度操作)，可以使用兩個(gè)射流的差速來(lái)控制組合的空氣射流的角度。作為另一個(gè)例子，可以將另一個(gè)空氣射流導(dǎo)引到空氣簾，其中該空氣射流被垂直于(或者以任何其他合適的角度)主空氣簾導(dǎo)引，以增加橫向動(dòng)量。

參照?qǐng)D9a-9d，提供了從射流噴嘴孔口看去的空氣射流噴嘴的各種配置。

應(yīng)該理解，其他配置也是可能的，例如，使用格子或網(wǎng)狀噴嘴作為空氣射嘴的出口。

產(chǎn)生的空氣簾是空氣的連續(xù)且近乎平面的湍流射流，其通過(guò)使空氣流排出單個(gè)線式矩形噴嘴或一系列密集的噴嘴而形成。噴嘴可以是例如圓形的或矩形的。例如，如圖9a中所示，空氣射流噴嘴801可以是如圖8中所示的單個(gè)直線式噴嘴。

可以使用單獨(dú)的射嘴的很多詳細(xì)的幾何布置，例如，可以提供均勻分布的單獨(dú)的射嘴的線式或曲折式布置。

可以如圖9b中所示，提供一系列直線式噴嘴901。在該實(shí)例中，提供了四個(gè)單獨(dú)的均勻分布的直線式空氣射嘴(或噴嘴)。

可以如圖9c中所示，在每個(gè)空氣射嘴903中提供一系列密集的圓形噴嘴905。

可以如圖9d中所示，在每個(gè)空氣射嘴907中提供密集的圓形噴嘴909的曲折陣列。

圖10示出了來(lái)自空氣射嘴模塊1002的單獨(dú)的空氣射流1001可以如何融合，以形成與空氣射流方向正交地看去平面的空氣簾1003。單個(gè)空氣射嘴或噴嘴之間的間距d應(yīng)該足夠小，以允許通過(guò)接收器孔的上邊緣首先遇到的下游點(diǎn)使空氣射流融合成連續(xù)的平面空氣簾。例如，如圖10中所示，這可以通過(guò)應(yīng)用15倍空氣射嘴(噴嘴)間距的下游距離而發(fā)生。用于空氣射流的噴嘴寬度是接收器操作溫度、接收器的孔尺寸和空氣射流速率的函數(shù)(以下更詳細(xì)描述)。例如，對(duì)于0.2m的較小接收器孔，噴嘴寬度可以在4-20mm的范圍內(nèi)，對(duì)于10m的大孔，可以高達(dá)0.2-1m。因此，一個(gè)或多個(gè)噴嘴(或者，隨著空氣離開噴嘴的空氣射流)的寬度可以在4mm和1m之間。應(yīng)該理解，本文所描述的技術(shù)可以按比例升高以應(yīng)用于任何合適尺寸的腔式接收器。

應(yīng)該理解，可以根據(jù)本文的公開使用各種配置和設(shè)置。下表提供了一些具體的實(shí)例。

下表提供了一些用于空氣簾參數(shù)的寬泛的操作范圍。應(yīng)該注意，這些范圍是基于500℃的標(biāo)稱操作溫度(環(huán)境溫度～20℃)估計(jì)的。這些寬泛的操作范圍對(duì)于范圍在400-700℃范圍內(nèi)的溫度不會(huì)改變太多。

下表提供了用于根據(jù)兩個(gè)不同模式操作的空氣簾參數(shù)的優(yōu)選的、接近最佳的操作范圍的實(shí)例。

應(yīng)該理解，空氣射嘴(和噴嘴)布置優(yōu)選地應(yīng)該至少集體跨越孔的整個(gè)寬度/外圍，加熱的接收器表面通過(guò)該孔暴露于環(huán)境條件。

圖11a-11c示出了太陽(yáng)能熱接收器上的空氣射嘴配置的另一個(gè)實(shí)例。在圖11b和11c中，空氣射嘴配置成周向弧。在圖11b中，空氣射嘴的弧設(shè)置在圓形孔周圍，如面對(duì)孔所見。在圖11c中，空氣射嘴的弧設(shè)置在外殼的圓周周圍。應(yīng)該理解，在本文所述的布置中，系統(tǒng)可以配置成使得空氣射流的流動(dòng)速率可以局部控制，即，每個(gè)單獨(dú)的射流獨(dú)立控制。

在圖11a-11c中，空氣射嘴被示出安裝在軸對(duì)稱的腔式接收器上。在圖11a中，射流噴嘴可以安裝成線形形式，或者在圖11b和11c中安裝成近乎半圓弧的一系列線式噴嘴模塊。圖11a示出了接收器外殼1101、集熱管1103、射流噴嘴模塊1105和近乎平面的空氣簾1107。圖11b示出了接收器外殼1109、集熱管1111、射流噴嘴模塊1113和近乎平面的空氣簾1115。圖11c示出了接收器外殼1119、百葉式布置的集熱管1117、射流噴嘴模塊1121和近乎平面的空氣簾1123。

在每個(gè)情況下，空氣射流噴嘴在不需要流動(dòng)的徑向融合的情況下產(chǎn)生單向的空氣射流。每個(gè)空氣射嘴模塊(或噴嘴)相對(duì)于孔平面的角度可以由系統(tǒng)控制器501控制或調(diào)節(jié)。

應(yīng)該理解，圖11c中的空氣射嘴和/或噴嘴的配置可以適于接收器外殼1119，其通過(guò)在期望的角度范圍的限制下添加垂直徑向壁而在水平平面中對(duì)著小于360度的角度。也可以包括垂直徑向的“葉片狀”壁，以將接收器再分成若干個(gè)隔室。例如，可以通過(guò)在其中包括冷卻溝道和冷卻介質(zhì)而冷卻葉片。

空氣射流可以被提供有任意溫度的空氣。然而，作為備選，空氣可以環(huán)境溫度空氣提供。進(jìn)一步地，可以使用從腔抽取的空氣提供空氣射流，以使得空氣處于非任意的、非環(huán)境的溫度。

連續(xù)且近乎平面的射流被橫過(guò)接收器孔導(dǎo)引，加熱的接收器表面通過(guò)該孔暴露于環(huán)境條件?？諝馍淞鲊娮斓钠矫娌恍枰c孔的平面一致，但是它們之間的角度(當(dāng)投影到與孔正交的垂直平面上時(shí))將典型地小于30°，以最好地抑制熱損耗?？諝馍淞鞯淖罴呀嵌热Q于孔平面的傾角和環(huán)境條件。典型地，當(dāng)射流的垂直分量或空氣速率處于向下而不是向上方向時(shí)，抑制熱損耗的能力提高。

空氣簾控制系統(tǒng)可以兩種不同模式操作，以控制從加熱的接收器表面的熱損耗。

第一模式稱為“局部密封”，并且產(chǎn)生空氣簾，該空氣簾利用向下方向的分量導(dǎo)引，但是具有不足夠以完全橫過(guò)(并且“密封”)接收器孔的動(dòng)量，加熱的接收器表面通過(guò)該接收器孔暴露于環(huán)境條件。也就是說(shuō)，系統(tǒng)控制器布置成以第一操作模式操作，其中空氣射嘴布置成在小于接收器孔的整個(gè)部分的部分上導(dǎo)引空氣簾?？諝饬骺刂蒲b置、角度控制裝置、空氣抽取裝置和空氣噴射裝置中的一個(gè)或多個(gè)可以基于檢測(cè)的輸入變量通過(guò)系統(tǒng)控制器來(lái)控制，以在小于接收器孔的整個(gè)部分的部分上導(dǎo)引空氣簾。

射流噴嘴或空氣射嘴可以定向在0度和20度之間、或者在5度和20度之間、或者在10度和20度之間、或者在15度和20度之間、或者在5度和15度之間、或者在10度和15度之間?？蛇x地，射流噴嘴或空氣射嘴可以根據(jù)接收器的操作條件以5度、10度、15度或20度在孔平面的任一側(cè)(當(dāng)投影到與孔正交的垂直平面上時(shí))激活。將空氣簾稍微地朝向孔導(dǎo)引將降低保持最佳條件所要求的射流強(qiáng)度。也就是說(shuō)，系統(tǒng)控制器可以以第一操作模式操作以控制角度控制裝置，所以空氣簾相對(duì)于接收器孔的源角度是以上所列的與橫過(guò)接收器孔上的平面呈任何值或范圍的角度。因此，在局部操作模式中，向內(nèi)成角的空氣射流(即，朝向孔導(dǎo)引)僅局部橫過(guò)孔。

根據(jù)一個(gè)實(shí)例，系統(tǒng)控制器可以以第一操作模式操作以控制角度控制裝置，所以空氣簾相對(duì)于接收器孔的角度基本上是與橫過(guò)接收器孔的平面呈15度。系統(tǒng)控制器還可以布置成使用以上直接列出的其他值或范圍中的任一個(gè)以第一操作模式操作?？諝夂熛鄬?duì)于接收器孔的角度要么被遠(yuǎn)離太陽(yáng)能熱接收器導(dǎo)引，要么被朝著太陽(yáng)能熱接收器導(dǎo)引。

第二模式稱為“完全密封”，并且使用空氣簾，該空氣簾利用向下方向的分量導(dǎo)引，但是具有較大的動(dòng)量以使得射流完全橫過(guò)接收器孔，加熱的接收器表面通過(guò)該接收器孔暴露于環(huán)境條件。也就是說(shuō)，系統(tǒng)控制器布置成以第二操作模式操作，其中空氣射嘴布置成在接收器孔的整個(gè)部分上導(dǎo)引空氣簾。空氣流控制裝置、角度控制裝置、空氣抽取裝置和空氣噴射裝置中的一個(gè)或多個(gè)可以基于檢測(cè)的輸入變量通過(guò)系統(tǒng)控制器來(lái)控制，以在接收器孔的整個(gè)部分上導(dǎo)引空氣簾。

在該第二模式中，系統(tǒng)控制器控制空氣射嘴和/或噴嘴，以使得當(dāng)空氣簾投影到與孔正交的垂直平面上時(shí)，產(chǎn)生的空氣簾從孔平面以以下角度向外定向：在0度和20度之間、或者在5度和20度之間、或者在10度和20度之間、或者在15度和20度之間、或者在5度和15度之間、或者在10度和15度之間，以使得空氣簾在橫過(guò)過(guò)加熱的接收器表面之后恰好返回到孔表面。也就是說(shuō)，系統(tǒng)控制器可以以第二操作模式操作以控制角度控制裝置，以使得空氣簾相對(duì)于接收器孔的源角度是以上直接所列的與橫過(guò)接收器孔的平面呈的任何值或范圍并且被遠(yuǎn)離太陽(yáng)能熱接收器導(dǎo)引。也就是說(shuō)，根據(jù)一個(gè)實(shí)例，系統(tǒng)控制器可以布置成以第二操作模式操作以控制角度控制裝置，以使得空氣簾相對(duì)于接收器孔的角度在與橫過(guò)接收器孔的平面呈的5度和15度之間并且被遠(yuǎn)離太陽(yáng)能熱接收器導(dǎo)引。系統(tǒng)控制器還可以配置成使用以上直接所列的任何其他值或范圍以第二操作模式操作。

圖12a和12b示出了用于熱接收器1201的在其腔1203中的、由于以局部操作模式操作的系統(tǒng)控制器501而導(dǎo)致的溫度變化。在該局部模式中，空氣簾1205僅局部覆蓋了接收器1201的孔1207的上部分。圖12a示出了處于大約30度的第一傾角的接收器，其中空氣從空氣射嘴發(fā)出的速率為0.8m/s。圖12b示出了處于大約60度的第二傾角的接收器，其中，空氣從空氣射嘴發(fā)出的速率為0.4m/s。圖12a和圖12b示出了射嘴寬度為5mm，且孔高度為70mm的結(jié)果。

太陽(yáng)能接收器中達(dá)到的溫度典型地在400-900℃的區(qū)域內(nèi)，將加熱的空氣的密度降低到低于環(huán)境大氣條件50和25％之間。橫過(guò)空氣簾的密度差在該系統(tǒng)的操作動(dòng)力學(xué)中起到了很大作用。

在局部密封模式中，空氣簾從接收器外殼的腔1203卷吸足夠量的熱空氣，浮力對(duì)空氣簾1205作用以克服其初始動(dòng)量，將空氣簾1205遠(yuǎn)離孔平面1207偏斜。該行為可以在圖12a和12b中看到，其中因?yàn)榭諝夂熛駛€(gè)垂直壁一樣作用以降低孔的尺寸，所以在該局部密封模式中對(duì)流損耗被抑制，加熱的接收器表面通過(guò)所述孔暴露于環(huán)境溫度。

處于給定傾角角度的最有效的空氣簾強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于最大停滯區(qū)域和對(duì)流熱損耗的降低(對(duì)于在15度和60度之間的傾角角度的范圍，降低大約40％)。圖12a和12b表明隨著腔傾角增加，密封效果可能變得對(duì)腔性能有害，并且可能要求空氣簾速率降低以保持有效操作。

圖13a和13b示出了熱接收器1301的在其腔1303中的、由于以完全密封模式操作的系統(tǒng)控制器501而導(dǎo)致的溫度變化。在該完全密封模式中，空氣簾1305完全覆蓋了接收器1301的孔1307。圖13a示出了處于大約30度的第一傾角的接收器，其中遠(yuǎn)離孔指向的空氣射流處于10度的角度，并且其中空氣從空氣射嘴發(fā)出的速率為2m/s。圖13b示出了處于大約45度的第二傾角的接收器，其中遠(yuǎn)離孔指向的空氣射流處于10度的角度，并且其中空氣從空氣射嘴發(fā)出的速率為1.5m/s。

在完全密封模式中，空氣簾1305作用在于將容納加熱的接收器表面的體積與環(huán)境條件大部分隔離?？諝馍渥?或噴嘴)產(chǎn)生的空氣簾的初始動(dòng)量不會(huì)受到卷吸到空氣簾中的熱空氣的浮力顯著影響。如圖13a和13b所示，該密封模式通過(guò)降低外殼中的相對(duì)于環(huán)境的壓力、將空氣簾拉回到孔平面1307而工作。

局部和完全密封模式都可以在寬范圍的孔傾角內(nèi)操作，典型地提供相似的對(duì)流損耗的降低。最佳的局部密封典型地可以在初始射流角度和速度的范圍內(nèi)獲得；對(duì)于完全密封，該范圍的最佳操作條件是非常窄的，并且要求較高的初始射流速率。

參照[0089]和[0090]段中的表格，可以使用抗彎曲性模量(deflectionmodulus)(其已經(jīng)形成了建筑物通風(fēng)裝置的區(qū)域中的工作基礎(chǔ))d＝ρa(bǔ)bu²/g(ρa(bǔ)-ρr)h²進(jìn)行射流的所要求的操作條件的粗略評(píng)估，其中ρa(bǔ)和ρr分別是環(huán)境空氣和加熱的表面溫度處的空氣的密度，b和u分別是空氣簾的寬度和速度，其中空氣簾變?yōu)檫B續(xù)層，g是重力加速度，h是容納加熱的接收器表面的截面的孔的尺寸。例如，以大約500℃操作并且具有距加熱的表面約1m的孔尺寸的接收器可以用線式空氣簾遮蔽，該線式空氣簾由噴嘴(或空氣射嘴)寬度0.07m和空氣速度處于1.2-28m/s范圍內(nèi)的射流產(chǎn)生。應(yīng)該理解，來(lái)自空氣射嘴/噴嘴的空氣的速度可以是基于孔平面的定向。以相同溫度操作的約10m的大的垂直接收器表面可以由線式空氣簾遮蔽，該線式空氣簾具有噴嘴(或空氣射嘴)寬度0.7m以及出于4-90m/s范圍內(nèi)的射流或空氣速度。應(yīng)該理解，其他射流寬度和空氣速度范圍也可以適于本文公開。

也就是說(shuō)，系統(tǒng)控制器可以布置成控制空氣流控制裝置，以使得空氣流流出空氣射嘴的速度處于1和90m/s之間。可選地，系統(tǒng)控制器可以布置成控制空氣流控制裝置，以使得空氣流流出空氣射嘴的速度處于2和7m/s之間。作為另一選項(xiàng)，系統(tǒng)控制器可以布置成控制空氣流裝置，以使得空氣流流出空氣射嘴的速度處于7和20m/s之間。備選地，系統(tǒng)控制器可以布置成控制空氣流控制裝置，以使得空氣流流出空氣射嘴的速度處于本文所公開的其他范圍內(nèi)。

空氣簾可以用于阻隔加熱的接收器表面處的與環(huán)境風(fēng)的對(duì)流熱損耗。每個(gè)密封模式的最佳操作條件可以通過(guò)系統(tǒng)控制器基于環(huán)境風(fēng)的強(qiáng)度及其方向中的一個(gè)或多個(gè)修改。環(huán)境風(fēng)可以包括圍繞接收器的大范圍的壓力分布。對(duì)于某些風(fēng)方向，這將導(dǎo)致壓力降低或者抽吸效果，壓力降低或者抽吸效果將傾向于增加來(lái)自接收器表面的局部對(duì)流損耗。表面被空氣簾的有效遮蔽依賴于在加熱表面附近引起相似的壓力降，并且這可以由無(wú)量綱參數(shù)ρa(bǔ)u²/(pa-pr)表征，其中u是風(fēng)速率，pa-pr是環(huán)境空氣和接收器內(nèi)的給定高度的空氣的最大壓力差。通常，有效遮蔽對(duì)于高達(dá)大約射流速度的40％的風(fēng)速是可能的，并且可能更多地取決于風(fēng)方向相對(duì)于接收器的定向。

此外，可以通過(guò)使用空氣抽取裝置513和空氣噴射裝置515從包圍加熱的接收器表面的外殼抽吸空氣(和/或?qū)⒖諝鈬娚涞皆撏鈿ぶ?來(lái)輔助這兩個(gè)模式的操作。從包圍加熱的吸收器表面的外殼抽吸或噴射可以與以上特征結(jié)合使用，以增強(qiáng)空氣簾的效能?？諝獬槲驀娚涞奶幚硇薷耐鈿ぶ械膲毫Ψ植迹⑶乙蚨薷淖饔迷诳諝夂熒系牧?。其可以用來(lái)降低完全或局部密封模式中所要求的射流速率，并且可以增加空氣簾對(duì)于環(huán)境溫度的穩(wěn)健性。

接收器外殼511內(nèi)部的壓力分布強(qiáng)烈地影響形成空氣簾的空氣射流的表現(xiàn)。應(yīng)該理解，除了噴射和抽取裝置(515和513)以及孔509之外，外殼可以被密封。在完全密封模式中，空氣簾的作用在于將接收器內(nèi)部與在接收器腔外部的環(huán)境條件至少部分隔離開。腔的很多內(nèi)部處于比外部壓力稍微低些的壓力下。這產(chǎn)生了抽吸效果，其保持橫過(guò)孔的空氣簾密封。該抽吸效果也意味著射流湍流足夠強(qiáng)到卷吸僅在空氣簾的上部(大約20％)中的熱空氣。對(duì)接收器外殼的空氣的噴射/抽吸提供了控制空氣簾密封的顯著能力。這允許以降低的射流速率操作的密封模式。接收器腔還被與環(huán)境風(fēng)條件隔開。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，一個(gè)或多個(gè)泵可以耦接到抽吸、噴射點(diǎn)或端口。該泵可以提供超壓或抽吸，以產(chǎn)生可與最大的額定風(fēng)速比擬的壓力變化。

作為另一實(shí)例，腔外部的外部壓力可以輕敲接收器外殼。這可以直接進(jìn)行，或者經(jīng)由控制系統(tǒng)進(jìn)行。例如，控制系統(tǒng)可以在外殼中選擇輕敲連接的高度。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，最合適的輕敲可以是靠近且平行于孔平面的表面。備選地，輕敲可以連接到充當(dāng)煙囪的“堆疊”。這種布置可以用來(lái)有效地均衡環(huán)境壓力和接收器外殼中的壓力，自動(dòng)地補(bǔ)償很多抽吸和環(huán)境風(fēng)導(dǎo)致的超壓效應(yīng)。應(yīng)該理解，這種輕敲不一定要求保持噴射和/或抽吸的比率。

空氣簾可以從有源控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，該有源控制系統(tǒng)可以響應(yīng)于操作條件來(lái)保持對(duì)對(duì)流熱損耗的最佳抑制。對(duì)控制系統(tǒng)的主要輸入是孔平面的角度(對(duì)于移動(dòng)的太陽(yáng)跟蹤接收器)、接收器操作溫度和環(huán)境風(fēng)強(qiáng)度和方向?？刂葡到y(tǒng)可以調(diào)節(jié)從噴嘴或空氣射嘴推動(dòng)的空氣的速度、空氣射嘴或噴嘴產(chǎn)生的空氣簾與孔平面產(chǎn)生的角度、以及從外殼抽吸或者噴射到外殼中的比率。

適當(dāng)?shù)目諝馍渥?噴嘴參數(shù)將可以由預(yù)定的算法基于使用基本流動(dòng)物理學(xué)(先前進(jìn)行)的預(yù)測(cè)、使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)模型的模擬和測(cè)量的性能特征的組合來(lái)設(shè)置。

圖14示出了用于空氣簾角度和速度的兩種操作模式的效能。根據(jù)該特定實(shí)例，腔以45度傾斜。應(yīng)該理解，可以使用其他傾角。

在圖14a中可以看出，對(duì)于局部密封的操作模式(1401)，存在增加的效能，其中射流速度被設(shè)置在0.5m/s和1m/s之間，或者可選地，在0.6m/s和0.9m/s之間。為了增加效能，空氣簾的角度可以被遠(yuǎn)離接收器在0和10度之間導(dǎo)引，或者被朝著接收器在0和10度之間導(dǎo)引?？蛇x地，空氣簾可以被遠(yuǎn)離接收器在0和8度之間導(dǎo)引，或者被朝著接收器在0和8度之間導(dǎo)引。

可以看出，對(duì)于完全密封的操作模式(1401)，存在增加的效能，其中射流速度被設(shè)置在1m/s和1.5m/s之間，或者可選地，在1.1m/s和1.3m/s之間。為了增加效能，空氣簾的角度可以被遠(yuǎn)離接收器在5和15度之間導(dǎo)引可選地，空氣簾可以被遠(yuǎn)離接收器在8和11度之間導(dǎo)引。

圖14b-14e示出了用于兩種操作模式的、作為離開空氣射嘴的空氣速度和腔傾角的函數(shù)的效能的等值線圖。圖14b示出了0度的腔傾角，圖14c示出了15度的腔傾角，圖14d示出了30度的腔傾角，而圖14e示出了45度的腔傾角。

每個(gè)對(duì)于不同配置和參數(shù)產(chǎn)生的值可以記錄在查找表中，并且由系統(tǒng)控制器檢索和使用，以有效地控制空氣簾系統(tǒng)。應(yīng)該理解，本發(fā)明并不受限于這些具體實(shí)例，進(jìn)一步設(shè)置的參數(shù)也可以基于空氣簾系統(tǒng)的進(jìn)一步建模和測(cè)試而添加到查找表中，例如，以不同比例。

應(yīng)該理解，這些角度和速率值可以調(diào)節(jié)，以配合測(cè)量的環(huán)境風(fēng)效果。例如，隨著環(huán)境風(fēng)朝著接收器的腔導(dǎo)引，壓力場(chǎng)迫使空氣簾朝著孔平面偏斜。遠(yuǎn)離接收器導(dǎo)引的空氣簾的角度可以與空氣射嘴速率一起增加，以幫助對(duì)抗該效果并因而遮蔽接收器腔。還可以通過(guò)空氣噴射515將壓力施加到接收器腔。進(jìn)一步地，環(huán)境風(fēng)將傾向于圍繞接收器或者附近結(jié)構(gòu)而加速，并且相關(guān)聯(lián)的壓力場(chǎng)復(fù)雜起來(lái)。作為另一實(shí)例，為了在接收器暴露于與流動(dòng)的加速相關(guān)聯(lián)的局部壓力降(例如，圍繞塔式接收器的側(cè)翼)情況下定向，空氣簾將傾向于被從孔平面拉拽出。遠(yuǎn)離接收器導(dǎo)引的空氣簾的角度可以與空氣射嘴速率一起增加，以幫助對(duì)抗該效果。還可以通過(guò)空氣抽取裝置513而將抽吸施加到接收器腔。因此，位于接收器腔中、附近或周圍的一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器可以提供對(duì)系統(tǒng)控制器501的壓力測(cè)量。應(yīng)該理解，作為備選，系統(tǒng)控制器可以是機(jī)械控制器，其將空氣簾控制在受限范圍。例如，風(fēng)動(dòng)力噴射器可以對(duì)加壓的充氣室施加控制，導(dǎo)致空氣簾射流。

應(yīng)該理解，術(shù)語(yǔ)孔還可以解釋成包括表面的局部區(qū)域，其中太陽(yáng)能熱接收器是諸如太陽(yáng)能塔式接收器的通用形式。

應(yīng)該理解，控制系統(tǒng)可以配置成獨(dú)立地控制一個(gè)或多個(gè)空氣射嘴。例如，系統(tǒng)可以配置成使得一個(gè)或多個(gè)空氣射嘴與它們自己的空氣流發(fā)生器516和/或空氣流控制裝置517相關(guān)聯(lián)。

應(yīng)該理解，角度控制裝置可以是無(wú)源裝置，其不受系統(tǒng)控制器控制，但是相反地固定在靜止位置以產(chǎn)生如本文所述的有效地密封或者局部密封腔的空氣簾。

工業(yè)實(shí)用性

所描述的布置可應(yīng)用于太陽(yáng)能熱能產(chǎn)業(yè)。

前面僅描述了本發(fā)明的一些實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行修改和/或改變，實(shí)施方式是說(shuō)明性的并不是局限性的。

在本說(shuō)明書的上下文中，詞匯“包括”意指“主要地而非必定單獨(dú)地包括”或者“具有”或者“包含”，但并非意指“僅由……構(gòu)成”。詞匯“包括”的變型(例如，“囊括”和“包羅”)具有對(duì)應(yīng)變化的意思。