CN102741622A

CN102741622A - 管状的太阳能接收器及其应用系统

Info

Publication number: CN102741622A
Application number: CN2011800076575A
Authority: CN
Inventors: O·M·戈多
Original assignee: Heliofocus Ltd
Current assignee: Heliofocus Ltd
Priority date: 2010-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2012-10-17
Also published as: WO2011092702A3; US20130008163A1; WO2011092702A2

Abstract

一种太阳能接收器包括至少多于一个的管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到其上的太阳能辐射来进行加热的软管，输入口用于允许工作流体流入到软管中并在此被进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体从软管中流出，每一个管状阵列都是与消耗热能的系统流体连通的，以致可以将工作流体提供给消耗热能的系统。

Description

管状的太阳能接收器及其应用系统

技术领域

一般来说，本发明涉及的是管状的太阳能接收器及其应用系统。

背景技术

太阳的热能系统利用太阳能来产生热能。将太阳能转变为热能的一种已知的方法是通过太阳辐射来加热工作流体，并将被加热的工作流体传递到消耗热能的系统或者装置中。在太阳能系统中，在本领域内众所周知的一种用于加热工作流体的设备就是太阳能接收器。这样的接收器可以利用太阳辐射，太阳辐射对太阳能吸收器或者太阳能接收器的管道产生作用。工作流体通过吸收器或者管道进行加热，而且，之后工作流体将热量传递到消耗热能的系统或者装置中。

发明内容

根据本发明的实施方案，在此提供的是一种太阳能接收器，其包括至少多于一个的管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到软管上的太阳能的辐射来进行加热的软管，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出，每一个管状阵列都是与消耗热能的系统相连通的，以便将工作流体提供给消耗热能的系统。

根据本发明的另外一个实施方案，在此提供的是一种太阳能接收器，其包括至少第一和第二管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到软管上的太阳能的辐射来进行加热的软管，软管被布置为以圆环状围绕在接收器的中心纵轴的周围，从而限定从软管延伸到中心纵轴的半径，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出，至少第一和第二管状阵列被进行布置，以致第一管状阵列的部分软管的半径小于第二管状阵列中的部分软管的半径。

仍然是根据本发明的又一个实施方案，在此提供的是太阳能接收器，其包括至少第一和第二管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到软管上的太阳能的辐射来进行加热的软管，软管被布置为以圆环状围绕在接收器的中心纵轴的周围，从而限定从软管延伸到中心纵轴的半径，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出，至少第一和第二管状阵列被进行布置，以致所述的第一管状阵列的所述软管的一部分与所述第二管状阵列的所述软管的一部分相比时距离所述的中心纵轴的水平接近度更大。水平接近度被限定为从软管到中心纵轴的距离。

仍然是根据本发明的又一个实施方案，在此提供的是太阳能接收器，其包括多个管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到软管上的太阳能的辐射来进行加热的软管，软管被布置为以圆环状围绕在接收器的中心纵轴的周围，太阳辐射具有以类似高斯分布为特征的强度，其中在中心纵轴上的强度是最大的，而且强度对称性随着从中心纵轴的水平距离的增长而减退，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出，多个管状阵列被进行相互放置和排列，以便限定其中的空腔，其中空腔被设定为类似高斯分布的弯曲度。

根据本发明的进一步的实施方案，在此提供的是一种太阳能接收器，其包括至少多于一个的管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到软管上的太阳能的辐射来进行加热的软管，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出。

仍然是根据本发明的进一步的实施方案，在此提供的是一种太阳能的能量系统，其包括太阳能接收器，该太阳能接收器包括至少多于一个的管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到软管上的太阳能的辐射来进行加热的软管，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出，以及多个消耗热能的系统，其中每一个管状阵列都是与消耗热能的系统相连通的，以致可以将工作流体提供给消耗热能的系统。

根据本发明的实施方案，至少两个管状阵列中的每一个软管都是由不同的横截面直径形成的。除此之外，至少两个管状阵列中的每一个软管都是由不同的材料制成的。而且，不同的工作流体在至少两个管状阵列中的每一个软管中流动。更进一步，在至少两个管状阵列中的每一个软管中流动的工作流体具有不同的温度。除此之外，在至少两个管状阵列中的每一个软管中流动的工作流体具有不同的质量流动速度。

根据本发明的另外一个实施方案，消耗热能的系统中的热能可以提供给工业系统，或者热能可以用于汽化或者消毒，或者热能可以用于进行干燥，再或者热能可以用于对含有产物的聚合物进行干燥，或者热能可以被引入到蒸汽涡轮机中以产生电能，或者热能可以被引入到燃气涡轮机中以便产生电能，或者热能可以用于推动蒸汽涡轮机，或者热能可以将蒸汽或者水蒸汽提供给消耗水蒸汽的系统，或者热能可以用于对固体干燥剂系统进行直接加热，干燥剂系统包含在空气调节装置的系统中，或者热能可以用于吸收制冷。

仍然是根据本发明中的进一步的实施方案，在此提供的是一种用于加热工作流体的方法，该方法包括将工作流体引导到管状阵列的输入口上，和对在太阳能接收器的管状阵列中的工作流体进行加热，太阳能接收器包括至少多于一个的管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于通过辐射到软管上的太阳能的辐射来进行加热的软管，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出。

仍然是根据本发明中的另外一个实施方案，在此提供的是一种用于将热能提供给至少第一热能消系统和第二热能消系统的方法，包括将第一工作流体引导到形成第一管状阵列的第一软管中，将第二工作流体引导到形成第二管状阵列的第二软管中，通过辐射到其上的太阳能的辐射热来对第一管状阵列和第二管状阵列进行加热，并从而对在第一软管中流动的第一工作流体进行加热和对在第二软管中流动的第二工作流体进行加热，第一管状阵列被布置在第二管状阵列上并将太阳能接收器和中心纵轴限定在一起，至少第一管状阵列和第二管状阵列被进行排列，以致第一管状阵列中的第一软管的一部分与第二管状阵列中的第二软管相比时，到中心纵轴的一部分的水平接近度较大，水平接近度被限定为从软管到中心纵轴的距离，假设第一消耗热能的系统具有源自被加热的第一工作流体的热能，和假设第二消耗热能的系统具有源自被加热的第二工作流体的热能。

仍然是根据本发明中的又一个实施方案，在此提供的是一种接收器，包括至少多于一个的管状阵列，每一个管状阵列都包括可以操作用于被热能进行加热的软管，输入口，该输入口允许工作流体可以流入到软管中并能够在软管中进行加热，和输出口，该输出口允许被加热的工作流体可以从软管中流出。

附图说明

附图1A和1B是根据本发明的实施方案构建和操作的太阳能接收器的简化示意图及其各自的顶视图；

附图2是根据本发明的实施方案进行构建和操作的对在太阳能的能量系统中使用的附图1A和1B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图；

附图3是根据本发明的另外一个实施方案进行构建和操作的在另外一种太阳能的能量系统中使用的附图1A和1B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图；

附图4A和4B是根据本发明的另外一个实施方案构建和操作的太阳能接收器的简化示意图及其各自的顶视图；

附图5根据本发明的实施方案进行构建和操作的对在太阳能的能量系统中使用的附图4A和4B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图；

附图6是根据本发明的另外一个实施方案进行构建和操作的在另外一种太阳能的能量系统中使用的附图4A和4B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图；

附图7A和7B是根据本发明的又一个实施方案构建和操作的太阳能接收器的简化示意图及其各自的顶视图；

附图8是根据本发明的实施方案进行构建和操作的在一种太阳能的能量系统中使用的附图7A和7B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图；

附图9是根据本发明的另外一个实施方案进行构建和操作的在另外一种太阳能的能量系统中使用的附图7A和7B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图；以及

附图10是根据本发明的实施方案进行构建和操作的在另外一种太阳能的能量系统中使用的附图1A和1B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图。

具体实施方式

现在参考附图1A和1B，它们是是根据本发明的实施方案构建和操作的太阳能接收器的简化示意图及其各自的顶视图。正如在附图1A和1B所示，太阳能接收器100可以包括多样性的软管110。

软管110可以是由任何一种适当的配置结构来形成的。软管110可以呈环状布置在中心纵轴120的周围。正如附图1A所示，软管110可以相互缠绕布置在中心纵轴120的周围，其中软管的表面积上的基圆半径124形成的接收器的基座部分128是最大的，并同时向后倾斜到接收器的顶部130处，其中顶部的表面积的半径132是最小的。接收器100可以是由中间部分134形成的，其限定中间部分的表面积的半径136。空腔140被限定在接收器100之中，并允许太阳能的辐射能够进入到其中，正如将要参考附图2进行进一步的描述内容那样。空腔140可以是由类似高斯曲线144来形成的，或者可以是任何一种弯曲的形状，正如在附图1A中的示意性说明那样。

本发明的特定特征在于多样性的软管110包括至少多于一个的管状阵列或者多个管状阵列，例如，阵列152，154和156，正如在附图1A所示。每一种管状阵列都可以具有输入导管160，其允许工作流体在其中流动，和输出导管162，其允许工作流体从其中流出，这是为了允许每一个管状阵列都是可以与各个热能消耗的系统是流体连通的，正如下文中结合附图2将要进行的详细的解释说明那样。每一个管状阵列都由不同的材料和/或不同的软管横截面的直径所形成的。举例来说，正如在附图1A和1B所示，显示的是三种不同的管状阵列152，154，156。管状阵列152在接收器100的基座128上定位。安装在管状阵列152之上的是管状阵列154，以及在其上安装的是位于顶部130上的管状阵列156。

在一个非限制性的实施例中，管状阵列152可以是由碳钢材料制成的，管状阵列154是由不锈钢材料制成的，以及管状阵列156可能是由含有合金的INCONEL制成的。

管状阵列152显示为，与阵列154的管状横截面184的直径相比，其具有直径更大的管状横截面182。同样地，阵列154的管状横截面184的直径要大于阵列156的管状横截面186的直径。管状横截面的直径之间的差值允许工作流体被引入到管状阵列152，154，156中的每一个之中，从而以不同的质量流动速度进行流动。人们意识到，部分管状阵列可以具有类似的横截面的直径。举例来说，管状阵列152和154可以具有相同的横截面直径，而管状阵列156具有不同的横截面直径。

除此之外，不同的工作流体可以被引入到管状阵列152，154和156中。举例来说，可以将水引入到管状阵列152中，可以将油引入到管状阵列154中和可以将空气引入到管状阵列156中。工作流体可以在不同的压力和/或温度条件下引入到管状阵列152，154和156。

人们意识到，具有任何一种配置结构和直径的多个管状阵列可以形成接收器100。除此之外，接收器100可以是由单一的连续软管形成的，该软管具有单一的入口，其可以允许工作流体在其中流动。工作流体可以在一个软管中通过空腔140中的太阳辐射来进行加热。被加热的工作流体可以通过单一的出口从接收器100中流出。

现在参考附图2，其是根据本发明的实施方案进行构建和操作的对在太阳能的能量系统198中使用的附图1A和1B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图。正如在附图2中所示，聚集的太阳能的辐射200被引入到接收器100中。太阳能的辐射可以通过任何一种适当的方式来进行聚集，例如，通过追踪太阳的集中器或者是追踪太阳的反光镜阵列(日光反射装置)。举例来说，追踪太阳的集中器可以是抛物柱面反射器202，例如在附图2中所举例说明的那样。太阳能的辐射200辐射到软管110上，并依次对软管110中的工作流体进行加热。被加热的工作流体从软管110中排出并被引入到消耗热能的系统中，从而对被加热的工作流体中的热能进行利用。

管状阵列152，154和156中的每一个都是与不同的消耗热能的系统相流体连通的。举例来说，正如附图2所示，管状阵列152与消耗热能的系统212流体连通，管状阵列154与消耗热能的系统214流体连通，以及管状阵列156与消耗热能的系统216流体连通。正如上文中所描述的内容那样，从管状阵列152，154和156中流出的每一个工作流体都可能是在不同的高温条件下流出的，因此，可能根据各种不同的消耗热能的系统212，214和216的需要来加以利用，各种不同的热能消耗系统中的每一个都可能要求不同的流体温度以便进行操作。

本领域内众所周知的是，太阳辐射穿透到软管110中的程度遵循的是类似的高斯分布。换句话说，沿着水平轴220(附图1A)，从纵轴120开始的水平距离不断增加，穿透软管110的太阳能的强度不断减少。也就是，太阳能的辐射强度在中心纵轴120的位置上是最大的，并且该强度随着从中心纵轴120的水平距离的增大而呈现出对称性的降低。

对应的是，在软管110的水平距离与纵轴120之间的距离增加时，软管110中流动的工作流体被加热到较低的温度。必然出现的情况是，在软管110中流动的工作流体的温度，距离纵轴120的在轴220上的远端，与软管110中流动的工作流体的温度相比，将上升到较小的角度，位于最靠近轴220到纵轴120的位置上。

因此，根据本发明的实施方案，接收器100可以配置有根据类似高斯曲线144的形状的空腔140，从而展现出类似高斯分布的特征，现在将对此进行描述：管状阵列152的软管中的至少一部分是在轴120上的较大的水平距离上定位的，其中管状阵列156的软管中的至少一部分是在最靠近轴120的水平位置上定位的。因此，与在管状阵列156中流动的工作流体相比，在管状阵列152中流动的工作流体将被加热到较低的温度。对应的是，消耗热能的系统212优选那些与消耗热能的系统216相比时，需要较少加热来操作系统212的热能消耗系统，消耗热能的系统216优选的是那些需要较多的加热来操作系统216的热能消耗系统。同样地，管状阵列154中的至少部分软管与管状阵列156上的至少部分软管相比是在距离轴120的较远的水平距离上定位的，并且与管状阵列152上的至少部分软管相比是在较近的水平距离上定位的。因此，在管状阵列154中的流动的工作流体与在管状阵列156中流动的工作流体相比将被加热到较低的温度，而比在管状阵列152中流动的工作流体相比将被加热到较高的温度。

在非限制性的实施例中，正如附图2所示，系统212可以是这样一种系统，该系统用于产生水蒸汽并从而产生电能；系统214可以是一种用于产生蒸汽并从而产生电能的系统，以及系统216是一种用于通过燃气涡轮机来产生电能的系统。值得注意的是，系统212，214和216可能是开环或者闭环系统。

人们意识到，任何一种通过在管状阵列152，154和156中加热的工作流体来提供热能的适当系统都是可以采用的。

在系统212中，接收器100与产生水蒸汽的系统240是相互连通的。工作流体进入到接收器100的管状阵列152中。在非限制性的实施例中，流入的工作流体的温度是大约100℃。

被加热的工作流体从接收器100的管状阵列152中流出，并流入到热交换器250中，其可以操作用于对将要流入的水蒸汽系统的工作流体进行加热，例如，有机液体，其是从产生水蒸汽的系统240中流出的。在非限制性的实施例中，从接收器100中流出的工作流体的温度接近大约350℃，典型的是其中的工作流体是空气或者是任何其他的气体，而且进入到热交换器250中的有机液体的温度是大约80℃。

有机液体是以高温状态从热交换器250中流出的。在限制性的实施例中，从热交换器250中排出的有机液体的温度是大约300℃。被加热的有机液体流入到有机液循环的涡轮机260中，其通过轴266来依次驱动发电机264，从而产生电能。

现在，有机液体处于通常是接近饱和点的水蒸汽状态，其从涡轮机260中流出并流入到冷凝器280中，其中水蒸汽经过冷凝变为液体。在非限制性的实施例中，从蒸汽涡轮机260中排出的水蒸汽的温度是大约80℃。液体实际上是以进入到冷凝器280中的水蒸汽的温度从冷凝器280中排出的，因此，在非限制性的实施例中，从冷凝器280中排出的液体的温度是大约80℃。

从冷凝器280中排出的液体通过泵288引入到热交换器250中，从而允许液体可以连续流动。

值得注意的是，可以对产生水蒸汽的系统240做出改动以适用于对任何一种适当的液体进行加热，从而提供所产生的水蒸汽。

在系统214中，举例来说，接收器100与产生蒸汽的系统300是相互连通的。工作流体进入到接收器100的管状阵列154中。在非限制性的实施例中，将要流入的工作流体的温度可能是大约100℃。

被加热的工作流体从接收器100的管状阵列154中流出并流入到热交换器组件310，其可以操作用于对将要流入的工作流体进行加热，所述工作流体是从产生蒸汽的系统300中流出的。在非限制性的实施例中，从接收器100中流出的工作流体的温度是大约600℃，典型的是，其中的工作流体是空气或者是任何其他气体。

此后，工作流体可以被再次引入到接收器100中以便进行再次加热，而且之后将以加热的形式来将热能提供给产生蒸汽的系统300中的工作流体。风箱316可以用于确保工作流体在接收器100和热交换器的组件310之间进行连续流动。

可以通过热交换器的组件310来将热能传递给产生蒸汽的系统300中的工作流体，而且其可以是任何一种适当的设备。典型的是，热交换器的组件310包括传统的热量回收系统，其是由一系列的热交换器组成的，例如，液体预热器，和/或水蒸汽的发生器和/或在其间流体连通的超级加热器，正如在附图2中示意性的解释说明那样。除此之外，热交换器的组件310可以是一种热交换器或者是任何一种适当的热量传递装置。

产生蒸汽的系统300中的工作流体进入到热交换器的组件310中，并在此进行加热，通常情况下，工作流体是水。一般来说，水可以被加热，煮沸，而且在热交换器的组件310中可能被过度加热，通常是处于多种阶段。在非限制性的实施例中，在其中的一个输入阶段，进入到热交换器的组件310中的水的温度是大约40℃。典型的是，被过度加热的蒸汽以增加的温度从热交换器的组件310中排出。在非限制性的实施例中，从热交换器的组件310中排出的蒸汽温度是大约540℃。

被加热的蒸汽从热交换器的组件310中排出，并流入到蒸汽涡轮机320中，其通过轴326来依次驱动发电机324，以便产生电能。

人们意识到，热交换器的组件310可以具有多个输出口，例如第一输出口330和第二输出口332，流入到蒸汽涡轮机320中。众多输出口中的每一个都允许蒸汽在其中进行流动，从而以不同的温度和压力从热交换器的组件310中排出。

通常情况下，接近饱和点的蒸汽从蒸汽涡轮机320中排出，并流入到冷凝器340中，在此蒸汽经过冷凝凝结为水。在非限制性的实施例中，从蒸汽涡轮机340中排出的蒸汽的温度是大约40℃。水实际上是以进入到冷凝器340中的蒸汽的温度从冷凝器340中排出的，因此，在非限制性的实施例中，从冷凝器340中排出的水的温度是大约40℃。

从冷凝器340中排出的水通过泵350被引入到热交换器的组件310中，从而允许产生蒸汽的系统300中的水可以连续流动。

人们注意到，产生蒸汽的系统300可以做出改动以适用于对任何一种适当的液体进行加热，例如，举例来说，有机液体，从而形成水蒸汽。

在系统216中，举例来说，接收器100与燃气涡轮机系统400相连通。

将要流入的工作流体，例如，空气，可能被引入到压缩机410中，其可以操作用于对将要流入的气体进行压缩。在非限制性的实施例中，将要流入的空气通常是大气(其温度大约是25℃)。

典型的是，被压缩空气是以增加的温度从压缩机410中流出的。在非限制性的实施例中，空气以大约250℃的温度从压缩机410中流出。被压缩的空气流入到复原器416中，其中被压缩的空气被加热，这是通过由燃气涡轮机420所排出的较热的空气在接近大气压的条件下完成的，正如将要在下文中进行的进一步的描述那样。复原器416可以是任何一种热交换设备。

从复原器416中排出的被压缩空气的温度得以升高。在非限制性的实施例中，从复原器416中排出的被压缩空气的温度是大约590℃。

从复原器416中排出的被压缩空气进入到接收器100的管状阵列156的软管中并在此进行加热。从管状阵列156中排出的空气流入到燃气涡轮机420中，燃气涡轮机使空气发生膨胀，并通过轴426来驱动发电机424，以便从而产生电能。在非限制性的实施例中，从接收器100中排出的空气的温度是大约980℃。

可以提供风箱428来确保复原器416和接收器100之间的工作流体的连续流动。

人们意识到，在附图2所示的实施方案中，压缩机410通过联接轴430来连接到燃气涡轮机420上，然而在可以替换使用的实施方案中，联接轴430可以省略不用。

典型的是，膨胀的空气是在较低的温度下从燃气涡轮机中排出的。在非限制性的实施例中，从燃气涡轮机420中排出的空气的温度是大约665℃。

膨胀的空气进入到复原器416中并对从压缩机410中排出并进入到复原器416中的压缩空气进行加热，正如上文中所描述的那样。典型的是，膨胀的空气是在较低的温度条件下从复原器416中排出的。在非限制性的实施例中，从复原器416中排出的空气的温度大约是320℃。通常情况下，排出的空气流入到周围大气中。

人们意识到，接收器100可以包括与多个热能消耗系统相连通的多个管状阵列。

现在参考附图3，该附图是根据本发明的另外一个实施方案进行构建和操作的在另外一种太阳能的能量系统498中使用的附图1A和1B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图。正如附图3所示，太阳能的能量系统498包括多个接收器，每一个都与系统212，214和216流体连通。在附图3中，显示的是3个接收器，并且使用参考数字500，502和504来标记的，人们意识到，可以有很多的接收器与系统212，214和216是流体连通的。接收器500，502和504可以是与附图1A到附图2中的接收器100相同的接收器。

多个接收器500，502和504中的每一个管状阵列154都是通过第一主管道510与系统212进行流体连通的，其可以操作用于将来自于多个接收器500，502和504中的每一个的工作流体传递到系统212中，而且通过第二主管道520，其可以操作用于将来自于系统212的工作流体传递到多个接收器500，502和504中的每一个的管状阵列152中。

多个接收器500，502和504中的每一个的管状阵列154都可以通过第一主管道530来与系统214进行流体连通，其可以操作用于将来自于多个接收器500，502和504中的每一个的工作流体传递到系统214中，而且通过第二主管道540，其可以操作用于将来自于系统214的工作流体传递到多个接收器500，502和504中的每一个的管状阵列154中。

多个接收器500，502和504中的每一个的管状阵列156都可以通过第一主管道550来与系统216进行流体连通，其可以操作用于将来自于多个接收器500，502和504中的每一个的工作流体传递到系统216中，而且通过第二主管道560，其可以操作用于将来自于系统216的工作流体传递到多个接收器500，502和504中的每一个的管状阵列156中。

人们意识到，多个接收器可以与任何一种适当的热能消耗系统流体连通。

现在参考附图4A和4B，这些附图是根据本发明的另外一个实施方案构建和操作的太阳能接收器的简化示意图及其各自的顶视图。正如附图4A和4B所示，太阳能接收器600包括多样性的软管610。这些软管610呈环状围绕在中心纵轴120的周围。多样性的软管610可以包括多个管状阵列612，614和616。

每一个管状阵列都可能是由具有不同的横截面直径的软管所组成的。

每一个管状阵列都可能是由不同的材料制成的。在非限制性的实施例中，管状阵列612可以是由碳钢材料制成的，管状阵列614是由不锈钢材料制成的，以及管状阵列616可能是由含有合金的INCONEL

制成的。

除此之外，不同的工作流体可以被引入到管状阵列612，614和616中。举例来说，可以将水引入到管状阵列612中，可以将油引入到管状阵列614中和可以将空气引入到管状阵列616中。工作流体可以各自在不同的压力和/或温度和/或质量的流动速度的条件下引入到管状阵列612，614和616。

正如可以从附图4A中所看到的，管状阵列612，614和616可以相互安装在一起从而形成太阳能的接收器600。

参考附图5，人们可以看到，在太阳能的能量系统630中使用的太阳能接收器600与附图2中的太阳能的能量系统198相类似。正如在附图5中所看到的，管状阵列612与消耗热能的系统212流体连通，管状阵列614与消耗热能的系统214流体连通，以及管状阵列616与消耗热能的系统216流体连通。从管状阵列612，614和616的每一个中流出的每一个工作流体都可能是在不同的高温条件下流出的，因此，可能根据各种不同的消耗热能的系统212，214和216的需要来加以利用，各种不同的热能消耗系统中的每一个都可能要求不同的流体温度以进行操作。

人们意识到，管状阵列612，614和616都可以与任何一种适当的热能消耗系统相连通。

现在参考附图6，该附图是在另外一种太阳能的能量系统640中使用的附图4A和4B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图。正如在附图6中所看到的那样，太阳能的热能消耗系统640包括多个接收器，这些接收器中的每一个都与系统212，214和216流体连通。在附图6中，显示有3个接收器，而且这些接收器是用参考数字650，652和654来标示的，人们注意到可以有很多接收器与系统212，214和216流体连通。

多个接收器650，652和654中的每一个管状阵列152都是通过第一主管道510和第二主管道520与系统212进行流体连通的。多个接收器650，652和654中的每一个管状阵列154都是通过第一主管道530和第二主管道540与系统214进行流体连通的。多个接收器650，652和654中的每一个管状阵列156都是通过第一主管道550和第二主管道560与系统216进行流体连通的。

现在参考附图7A和7B，这些附图根据本发明的又一个实施方案构建和操作的太阳能接收器的简化示意图及其各自的顶视图。正如从附图7A和7B中可以看到的那样，太阳能接收器700包括多样性的软管710。这些软管710呈环状围绕在中心纵轴120的周围。多样性的软管610可以包括多个管状阵列712，714和716。

每一个管状阵列都可能是由不同的材料制成的。在非限制性的实施例中，管状阵列712可以是由碳钢材料制成的，管状阵列714是由不锈钢材料制成的，以及管状阵列716可能是由含有合金的INCONEL

制成的。

除此之外，不同的工作流体可以被引入到管状阵列712，714和716中。举例来说，可以将水引入到管状阵列712中，可以将油引入到管状阵列714中和可以将空气引入到管状阵列716中。工作流体可以各自在不同的压力和/或温度和/或质量的流动速度的条件下引入到管状阵列712，714和716。

正如可以从附图7A和7B中所看到的，管状阵列712，714和716可以相互同轴排列在一起，以致管状阵列712围绕在管状阵列714的周围，管状阵列714围绕在管状阵列716的周围，从而限定其中的空腔720。

参考附图8，人们可以看到，在太阳能的能量系统730中使用的太阳能接收器700与附图2中的太阳能的能量系统198相类似。正如在附图8中所看到的，管状阵列712与消耗热能的系统212流体连通，管状阵列714与消耗热能的系统214流体连通，以及管状阵列716与消耗热能的系统216流体连通。从管状阵列712，714和716的每一个中流出的每一个工作流体都可能是在不同的高温条件下流出的，因此，可能根据各种不同的消耗热能的系统212，214和216的需要来加以利用，其中各种不同的热能消耗系统中的每一个都可能要求不同的流体温度以进行操。

正如在上文中所讨论的那样，太阳能辐射穿透到软管710中的程度遵循的是类似的高斯分布。换句话说，沿着水平轴220，从纵轴120开始的水平距离不断增加，穿透软管110的太阳能的强度不断减少。对应地，随着软管710从纵轴120开始的水平距离不断增加，在软管710中流动的工作流体被加热到较低的温度。结果是，在软管710中流动的工作流体的温度，距离纵轴120的在轴220上的远端，与软管710中流动的工作流体的温度相比，将上升到较小的角度，位于最靠近轴220到纵轴120的位置上。

对应的是，管状阵列712中的软管是在轴120上的较大的水平距离上定位的，其中管状阵列716的软管是在最靠近轴120的水平位置上定位的。因此，与在管状阵列716中流动的工作流体相比，在管状阵列712中流动的工作流体将被加热到较低的温度。对应的是，消耗热能的系统212优选那些与消耗热能的系统216相比时，需要较少加热来操作系统212的热能消耗系统，消耗热能的系统216优选的是那些需要较多的加热来操作系统216的热能消耗系统。同样地，管状阵列714中的软管与管状阵列716中的软管相比是在距离轴120的较远的水平距离上定位的，并且与管状阵列712中的软管相比是在较近的水平距离上定位的。因此，在管状阵列714中的流动的工作流体与在管状阵列716中流动的工作流体相比将被加热到较低的温度，而比在管状阵列712中流动的工作流体相比将被加热到较高的温度。

人们意识到，管状阵列712，714和716都可以与任何一种适当的热能消耗系统相连通。

现在参考附图9，该附图是在另外一种太阳能的能量系统740中使用的附图7A和7B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图。正如从附图9中可以看到的那样，太阳能的热能消耗系统740包括多个接收器，这些接收器中的每一个都与系统212，214和216流体连通。在附图9中，显示有3个接收器，而且这些接收器是用参考数字750，752和754来标示的，人们注意到可以有很多接收器与系统212，214和216流体连通。

多个接收器750，752和754中的每一个管状阵列712都是通过第一主管道510和第二主管道520与系统212进行流体连通的。多个接收器750，752和754中的每一个管状阵列714都是通过第一主管道530和第二主管道540与系统214进行流体连通的。多个接收器750，752和754中的每一个管状阵列716都是通过第一主管道550和第二主管道560与系统216进行流体连通的。

人们注意到，不同类型的接收器可以热能消耗系统相连通。举例来说，附图1A和1B中的接收器100可以与系统212流体连通，附图4A和4B中的接收器600可以与系统214流体连通，以及附图7A和7B中的接收器700可以与系统216流体连通，或者是任何一种适当类型的接收器。

现在参考附图10，该附图是在另外一种太阳能的能量系统800中使用的附图1A和1B中的太阳能接收器进行简化解释说明的原理图。正如可以从附图10中看到的那样，管状阵列152与消耗热能的系统802流体连通，管状阵列154与消耗热能的系统804流体连通，以及管状阵列156与消耗热能的系统806流体连通。从管状阵列152，154和156中流出的每一个工作流体都可能是在不同的高温条件下流出的，因此，可能根据各种不同的消耗热能的系统802，804和806的需要来加以利用，其中各种不同的热能消耗系统中的每一个都可能要求不同的流体温度以便进行操作。

消耗热能的系统802，804和806被指定用于为任何一种消耗热能的系统提供热能。在非限制性的实施例中，消耗热能的系统802，804和806可以为工业系统提供热能，例如，为食品工业提供热能。而且，热能可以用于汽化、加热消毒或者任何其他的消耗热量的处理过程，这些处理过程是在化学工业或者其他工业领域中应用的。热能可以用于干燥，例如，举例来说，对含有产物的聚合物进行烘干。热能可以被引入到蒸汽涡轮机中以便用于发电(即，产生电能)。热能可以被引入到燃气涡轮机中或者引入到任何一种用于发电(即，产生电能)的适当的涡轮机中。对应地，热能可以推动水蒸汽涡轮机，典型的是，一种蒸汽涡轮机，例如，通过煤炭或者燃气的燃烧来产蒸汽的蒸汽涡轮机，或者包含在联合的气体循环燃烧系统中的蒸汽涡轮机。更进一步说，热能可以将水蒸汽提供给消耗水蒸汽(例如，蒸汽)的系统。热能也可以用于对固体干燥系统进行直接加热，例如，包含在空调系统中的干燥系统。热能可以用于吸收制冷，例如，举例来说，通过蒸汽或者被加热的空气来完成。

人们意识到，任何一种适当的接收器，例如附图4A和4B中的接收器600或者附图7A和7B中的接收器700，都可以在太阳能的能量系统800中使用。

人们意识到，尽管通过附图1A-10中的接收器进行加热的工作流体被描述为是由辐射到接收器上的太阳辐射来加热的，但是在接收器中对工作流体进行加热的任何一种适当的方式都是可以采用的。

人们注意到，根据本发明的实施方案，接收器可以包括至少两个管状阵列，其被配置为任何一种形状，和具有任何一种适当的直径，从而允许工作流体可以在其中被加热。

本领域内的普通技术人员意识到，本发明并不限于上文中所展示和描述的具体的内容。而是，本发明的范围包括上文中所描述的各种不同的特征的结合和子结合，以及各种不同的修改，这些对于本领域内的普通技术人员来说，在阅读了本说明书之后都是显而易见的，但并不属于现有技术的范围。

Claims

1.一种太阳能的接收器，包括：

至少多于一个的管状阵列，每一个所述的管状阵列包括：

软管，该软管可以操作用于通过辐射到软管上的太阳辐射来进行加热；

输入口，该输入口用于允许工作流体可以流入到所述的软管中以便在其中进行加热；以及

输出口，该输出口用于允许所述的被加热的工作流体可以从所述的软管中流出，

所述的每一个管状阵列都是与热能消耗系统流体连通的，以便能将所述的工作流体提供给所述的热能消耗系统。

2.一种太阳能的接收器，包括：

至少第一和第二管状阵列，每一个管状阵列包括：

软管，该软管可以操作用于通过辐射到软管上的太阳辐射来进行加热，所述软管可以被排列为呈环状围绕在所述接收器的中心纵轴的周围，从而限定从所述软管开始延伸到所述的中心纵轴的半径；

所述的至少第一和第二管状阵列被排列，以致所述第一管状阵列的所述软管的一部分的所述半径小于所述第二管状阵列的所述软管的一部分的所述半径。

3.一种太阳能的接收器，包括：

至少第一和第二管状阵列，每一个所述的管状阵列包括：

软管，该软管可以操作用于通过辐射到软管上的太阳辐射来进行加热，所述软管可以被排列为呈环状围绕在所述接收器的中心纵轴的周围；

所述的至少第一和第二管状阵列被排列，以致所述的第一管状阵列的所述软管的一部分与所述第二管状阵列的所述软管的一部分相比时距离所述的中心纵轴的水平接近度更大，

所述的水平接近度被限定为从所述软管到所述的中心纵轴的距离。

4.一种太阳能的接收器，包括：

多个管状阵列，每一个所述的管状阵列都包括：

所述的太阳能辐射具有以类似高斯分布的强度特征，其中所述的强度在所述的中心纵轴处是最大的，和随着从中心纵轴开始的水平距离的增加，所述的强度呈对称性的减少，

所述的多个管状阵列被相互布置和排列，以便限定其中的空腔，其中所述空腔被配置为类似高斯分布的弯曲度。

5.一种太阳能的接收器，包括：

至少多于一个的管状阵列，每一个所述的管状阵列都包括：

输出口，该输出口用于允许所述的被加热的工作流体可以从所述的软管中流出。

6.根据权利要求1-5中的任何一种太阳能的接收器，其中至少两个所述的管状阵列中的所述软管中的每一个都是由不同的横截面直径形成的。

7.根据权利要求1-6中的任何一种太阳能的接收器，其中至少两个所述的管状阵列中的所述软管中的每一个都是由不同的材料制成的。

8.根据权利要求1-7中的任何一种太阳能的接收器，其中不同的工作流体在至少两个所述的管状阵列中的所述软管的每一个中进行流动。

9.根据权利要求1-8中的任何一种太阳能的接收器，其中所述的工作流体是以不同的温度在至少两个所述的管状阵列中的所述软管的每一个中进行流动的。

10.根据权利要求1-9中的任何一种太阳能的接收器，其中所述的工作流体是以不同的质量流动速度在至少两个所述的管状阵列中的所述软管的每一个中进行流动的。

11.一种太阳能的能量系统，包括：

包括至少多于一个的管状阵列的太阳能的接收器，所述的每一个管状阵列包括：

输出口，该输出口用于允许所述的被加热的工作流体可以从所述的软管中流出，和

多个热能消耗系统，其中所述的每一个管状阵列都是与所述的热能消耗系统是流体连通的，以致可以将所述的工作流体提供给所述的热能消耗系统。

12.根据权利要求11中的系统，其中至少两个所述的管状阵列中的所述软管中的每一个都是由不同的横截面直径形成的。

13.根据权利要求11或者12中的任一系统，其中至少两个所述的管状阵列中的所述软管中的每一个都是由不同的材料制成的。

14.根据权利要求11-13中的任一系统，其中不同的所述工作流体在至少两个所述的管状阵列的所述软管的每一个中进行流动。

15.根据权利要求11-14中的任一系统，其中所述的工作流体是以不同的温度在至少两个所述的管状阵列的所述软管的每一个中进行流动的。

16.根据权利要求11-15中的任一系统，其中所述的工作流体是以不同的质量流动速度在至少两个所述的管状阵列的所述软管的每一个中进行流动的。

17.根据权利要求11-16中的任一系统，其中所述的热能消耗系统中的热能可以提供给工业系统，或者所述热能可以用于汽化或者消毒，或者所述热能可以用于进行干燥，或者所述热能可以用于对含有产物的聚合物进行干燥，或者所述热能可以被引入到水蒸汽的涡轮机中以产生电能，或者所述热能可以被引入到燃气涡轮机中以便产生电能，或者所述热能可以用于推动水蒸汽涡轮机，或者热能可以将蒸汽或者水蒸汽提供给消耗水蒸汽的系统，或者热能可以用于对固体干燥系统进行直接加热，干燥系统包含在空气调节装置的系统中，或者热能可以用于吸收制冷。

18.一种用于加热工作流体的方法，包括：

将所述的工作流体引入到管状阵列的输入口中；以及

在太阳能的接收器的所述管状阵列的软管中对所述的工作流体进行加热，包括：

至少多于一个的所述到的管状阵列，每一个所述的管状阵列包括：

所述的软管，该软管可以操作用于通过辐射到软管上的太阳辐射来进行加热；

所述的输入口，该输入口用于允许工作流体可以流入到所述的软管中以便在其中进行加热；以及

所述的输出口，该输出口用于允许所述的被加热的工作流体可以从所述的软管中流出。

19.一种用于向至少第一和第二热能消耗系统提供热能的方法，该方法包括：

将第一工作流体引入到形成第一管状阵列的第一软管中；

将第二工作流体引入到形成第二管状阵列的第二软管中；

通过辐射到其上的太阳辐射对所述第一和第二管状阵列进行加，并从而对在所述的第一软管中流动的所述的第一工作流体进行加热，和对在所述的第二软管中流动的所述的第二工作流体进行加热，

所述的第一管状阵列安装在所述的第二管状阵列上并将太阳能的接收器与中心纵轴限定在一起；

所述的水平接近度被限定为从所述的软管到所述的中心纵轴的距离；

向所述的第一热能消耗系统提供来自于所述的被加热的第一工作流体的热能；以及

向所述的第二热能消耗系统提供来自于所述的被加热的第二工作流体的热能。

20.根据权利要求19中的方法，其中所述的热能消耗系统中的热能可以提供给工业系统，或者所述热能可以用于汽化或者消毒，或者所述热能可以用于进行干燥，或者所述热能可以用于对含有产物的聚合物进行干燥，或者所述热能可以被引入到水蒸汽的涡轮机中以产生电能，或者所述热能可以被引入到燃气涡轮机中以便产生电能，或者所述热能可以用于推动水蒸汽涡轮机，或者热能可以将蒸汽或者水蒸汽提供给消耗水蒸汽的系统，或者热能可以用于对固体干燥系统进行直接加热，干燥系统包含在空气调节装置的系统中，或者热能可以用于吸收制冷。

21.一种接收器，包括：

至少多于一个的管状阵列，所述的每一个管状阵列包括：

软管，该软管可以操作用于通过热能来进行加热；

输入口，该输入口允许工作流体可以流入到所述的软管中以便在其中进行加热；以及

输出口，该输出口允许所述的被加热的工作流体可以从所述的软管中流出。