專利名稱：微通道管太陽(yáng)能集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體上，本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容的領(lǐng)域涉及太陽(yáng)能集熱器，并且更具體而言涉及使用傳熱流體的太陽(yáng)能集熱器。
背景技術(shù)：
作為降低依賴礦物燃料以及減少向大氣中排放污染物和溫室氣體的方法，可再生能源的利用變得很普遍。太陽(yáng)能熱系統(tǒng)提供了產(chǎn)生熱、電力的能力和/或以可持續(xù)的方式冷卻的能力，并且對(duì)于由相對(duì)大的溫度范圍而產(chǎn)生的多種應(yīng)用而言，可提供不同的集熱器配置。市場(chǎng)上易于獲得的太陽(yáng)能集熱器基于它們的設(shè)計(jì)而在性能方面不同。將從太陽(yáng)獲得的熱量向傳熱流體的有效傳遞仍然是繼續(xù)研究的主題。

發(fā)明內(nèi)容
在示例性的實(shí)施方式中，本發(fā)明提供太陽(yáng)能集熱器設(shè)備。所述設(shè)備包括但不限于 真空管(或其他形狀的外殼)和裝配在所述真空管內(nèi)的微通道管。所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口。所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備可并入太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中，所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)可包括被配置成將太陽(yáng)能引導(dǎo)至所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備上的太陽(yáng)能集中器和將所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備裝配至所述太陽(yáng)能集中器的連接器。所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)可并入太陽(yáng)能系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能系統(tǒng)可包括所述熱交換系統(tǒng)和配置成控制所述傳熱流體流過(guò)所述微通道管的流體流動(dòng)系統(tǒng)。一方面，本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備包括真空管和裝配在所述真空管內(nèi)的微通道管，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口。所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出的多個(gè)第二端口中的一個(gè)。一些實(shí)施方式包括裝配在所述真空管內(nèi)且裝配至所述微通道管的吸收器翅片。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)第一端口裝配在所述多個(gè)第二端口內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，將所述多個(gè)第二端口裝配至所述吸收器翅片。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)第一端口中的至少一個(gè)裝配在各自的多個(gè)第二端口中一個(gè)內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，將所述多個(gè)第二端口裝配至所述真空管。在一些實(shí)施方式中，在所述真空管內(nèi)的所述微通道管是U型的。在一些實(shí)施方式中，所述U型的微通道管具有彎曲的大尺寸(curved major dimension)。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)第一端口是矩形。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)第一端口是圓形。一些實(shí)施方式包括封在所述微通道管內(nèi)的傳熱流體。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)微通道管具有的水力直徑為大約3豪米至大約200微米、或10毫米至大約200微米、或大約50毫米至大約200微米、或大約100毫米至大約200 微米、或大約1000毫米至大約200微米。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)微通道管具有的水力直徑為大約200微米至大約10毫米。另一方面， 本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括包括真空管在內(nèi)的太陽(yáng)能集熱器；和裝配在所述真空管內(nèi)的微通道管，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口 ；配置成將太陽(yáng)能引導(dǎo)至所述太陽(yáng)能集熱器上的太陽(yáng)能集中器；以及將所述太陽(yáng)能集熱器裝配至所述太陽(yáng)能集中器的連接器。所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口中的一個(gè)。在一些實(shí)施方式中，在所述真空管內(nèi)的所述微通道管是U型的。在一些實(shí)施方式中，所述U型微通道管具有彎曲的大尺寸。在一些實(shí)施方式中，所述微通道管具有的水力直徑為大約3豪米至大約200微米、或大約10毫米至大約200微米、或大約50毫米至大約200微米、或大約100毫米至大約200微米、或大約1000毫米至大約200微米。在一些實(shí)施方式中，所述微通道管具有的水力直徑為大約200微米至大約10毫米。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能系統(tǒng)包括熱交換系統(tǒng)；具有真空管的太陽(yáng)能集熱器；裝配在所述真空管內(nèi)的微通道管，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至所述熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口，其中所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出的多個(gè)第二端口中的一個(gè)；以及配置成控制所述傳熱流體流過(guò)所述微通道管的流體流動(dòng)系統(tǒng)。一些實(shí)施方式包括配置成將太陽(yáng)能引導(dǎo)至所述太陽(yáng)能集熱器上的太陽(yáng)能集中器。在一些實(shí)施方式中，在所述真空管內(nèi)的所述微通道管是U型的。在一些實(shí)施方式中，所述U型微通道管具有彎曲的大尺寸。在一些實(shí)施方式中，所述微通道管具有的水力直徑為大約3豪米至大約200微米、或大約10毫米至大約200微米、或大約50毫米至大約200微米、或大約100毫米至大約200微米、或大約1000毫米至大約200微米。在一些實(shí)施方式中，所述微通道管具有的水力直徑為大約200微米至大約10毫米。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括真空外殼，所述真空外殼至少部分透過(guò)太陽(yáng)輻射；用于使傳熱流體流入的輸入端口 ；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口 ；混合腔室。吸收器被包括在所述外殼中，所述外殼包括多個(gè)流入微通道和多個(gè)流出微通道，每個(gè)流入微通道在各自的與所述輸入端口流體連通的流入端和各自的與所述混合腔室流體連通的流出端之間延伸，每個(gè)流出微通道在各自的與所述混合腔室流體連通的流入端和各自的與所述輸出端口流體連通的流出端之間延伸。在一些實(shí)施方式中，所述吸收器在遠(yuǎn)端和近端之間延伸；所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端和所述多個(gè)流出微通道的各自的流出端位于所述管的近端；所述多個(gè)流入微通道的各自的流出端和所述多個(gè)流出微通道的各自的流入端位于所述管的近端。一些實(shí)施方式包括末端端蓋 (end cap)，所述末端端蓋容納所述吸收器的遠(yuǎn)端并且包括所述混合腔室。在一些實(shí)施方式中，所述吸收器包括具有所述多個(gè)流入微通道的第一部件和具有所述多個(gè)流出微通道的第二部件；其中所述第一部件和第二部件不相互接觸。所述末端端蓋包括用于以不透水連接(fluid-tight connection)的方式容納所述第一部件的遠(yuǎn)端的第一開(kāi)口和用于以不透水連接的方式容納所述第二部件的遠(yuǎn)端的第二開(kāi)口。一些實(shí)施方式包括流體輸入連接，所述流體輸入連接包括以不透水連接的方式容納所述第一部件的近端的開(kāi)口和與所述輸入端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端流體連通的通路，這樣流入所述輸入端口的流體將流過(guò)所述通路，流入所述多個(gè)流入微通道的流入端。一些實(shí)施方式包括流體輸出連接，所述流體輸出連接包括以不透水連接的方式容納所述第二部件的近端的開(kāi)口和與所述輸出端口和所述多個(gè)流出微通道的各自的流出端流體連通的通路，這樣從各自的流出端流出的流體將流過(guò)所述通路，流入所述輸出端口。在一些實(shí)施方式中，所述流體輸入連接和所述流體輸出連接彼此熱絕緣。在一些實(shí)施方式中，所述吸收器包括繞在遠(yuǎn)端和近端之間延伸的縱軸布置的中空管，所述管包括從近端延伸至接近遠(yuǎn)端的點(diǎn)以限定所述管的第一和第二分支的一對(duì)縱向狹縫；多個(gè)流入微通道，所述多個(gè)流入微通道沿所述第一分支延伸至位于所述第一分支的近端的多個(gè)流入微通道的各自的流入端；以及多個(gè)流出微通道，所述多個(gè)流出微通道沿所述第二分支延伸至位于所述第二分支的近端的多個(gè)流出微通道的各自的流出端。在一些實(shí)施方式中，所述中空管包括外表面和內(nèi)表面，所述末端端蓋包括與所述管的外表面不透水連接的外部端蓋；與所述管的內(nèi)表面不透水連接的內(nèi)塞，其中，所述混合腔室包括在所述外部端蓋和所述內(nèi)塞之間限定的容積。在一些實(shí)施方式中，所述管大體上為圓柱形，并且所述外部端蓋和所述內(nèi)塞包括嵌套的半球體。在一些實(shí)施方式中，所述管大體上為圓柱形，所述外部端蓋和所述內(nèi)塞各自包括嵌套的圓柱體。一些實(shí)施方式包括流體輸入連接，所述流體輸入連接包括用于以不透水連接的方式容納所述第一分支的近端的開(kāi)口，所述近端包括多個(gè)流入微通道的各自的流入端；與所述輸入端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端流體連通的通路，這樣流入所述輸入端口的流體將流過(guò)所述通路，流入所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端。一些實(shí)施方式包括流體輸出連接，所述流體輸出連接包括用于以不透水連接的方式容納所述第二分支的近端的開(kāi)口，所述近端包括多個(gè)流出微通道的各自的流出端；與所述輸出端口和所述多個(gè)流出微通道的各自的流出端流體連通的通路，這樣從各自的流出端流出的流體將流過(guò)所述通路，流入所述輸出端口。 在一些實(shí)施方式中，所述流體輸入連接包括具有底面和彎曲的橈側(cè)面的大體上半圓柱形的鼓狀物，每個(gè)面在前端面和后端面之間延伸，其中，所述輸入端口裝配至所述前端面；用于容納所述第一分支的近端的開(kāi)口位于所述后端面上；以及與所述輸入端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端流體連通的通路位于所述鼓狀物內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，所述流體輸出連接包括具有底面和彎曲的橈側(cè)面的大體上半圓柱形的鼓狀物，每個(gè)面在前端面和后端面之間延伸。所述輸入端口裝配至前端面；用于容納所述第一分支的近端的開(kāi)口位于所述后端面上，與所述輸出端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流出端流體連通的通路位于所述鼓狀物內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，所述流體輸出連接的底面位于所述流體輸入連接的底面的附近且面向所述流體輸入連接的底面。在一些實(shí)施方式中，所述外殼包括具有彎曲的內(nèi)表面的中空管，并且其中，流體輸入和輸出連接的彎曲的橈側(cè)面鄰近所述外殼的內(nèi)表面且面向所述外殼的內(nèi)表面?！?shí)施方式包括一個(gè)或一個(gè)以上支架，所述支架在第一和第二分支之間延伸并位于吸收器的近端末梢的其中一個(gè)縱向狹縫內(nèi)。一些實(shí)施方式包括從管的遠(yuǎn)端延伸的一個(gè)或一個(gè)以上縱向狹縫，其中所述管包括另一對(duì)縱向狹縫，該縱向狹縫從遠(yuǎn)端延伸至近端末梢的點(diǎn)以限定所述管的第三和第四分支；多個(gè)流入微通道沿所述第三分支延伸至位于所述第三分支的遠(yuǎn)端的多個(gè)流入微通道的各自的流出端；以及多個(gè)流出微通道沿所述第四分支延伸至位于所述第四分支的遠(yuǎn)端的多個(gè)流出微通道的各自的流入端。在一些實(shí)施方式中，末端端蓋包括第一開(kāi)口和第二開(kāi)口，所述第一開(kāi)口容納所述第三分支的近端以形成與混合腔室的不透水連接；所述第二開(kāi)口容納第四分支的近端以形成與混合腔室的不透水連接。在一些實(shí)施方式中，吸收器包括具有大于約0. 9的高太陽(yáng)能輻射吸收率和在可見(jiàn)光至紅外范圍內(nèi)小于約0. 1的低發(fā)射率的表面。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約10毫米至約200微米。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約100毫米至約200微米。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約200微米至約10毫米。一些實(shí)施方式包括配置為將太陽(yáng)輻射集中到吸收器上的一個(gè)或一個(gè)以上集中器。一些實(shí)施方式包括與輸出端口流體連通且配置為從傳熱流體吸取能量的熱交換
ο在一些實(shí)施方式中，在運(yùn)行過(guò)程中，吸收器接收太陽(yáng)能的面積與吸收器接觸傳熱流體的面積的比例為約Ι/pi至約l/(2*pi)。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括至少部分透過(guò)太陽(yáng)輻射的真空外殼；用于使傳熱流體流入的輸入端口 ；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口 ；所述外殼內(nèi)的U型吸收器，所述吸收器具有第一和第二延長(zhǎng)部件，第一和第二延長(zhǎng)部件各自具有近端，所述延長(zhǎng)部件通過(guò)彎曲部件在遠(yuǎn)端連接；所述U型吸收器內(nèi)的多個(gè)微通道， 每個(gè)微通道在位于所述第一延長(zhǎng)部件的近端處的流入端和位于所述第二延長(zhǎng)部件的近端處的流出端之間延伸。每個(gè)微通道的流入端與所述輸入端口和所述流出端流體連通，每個(gè)微通道的流出端與所述輸出端口流體連通。在一些實(shí) 施方式中，每個(gè)微通道被配置為接收來(lái)自所述輸入端口的傳熱流體，并引導(dǎo)傳熱流體沿所述第一延長(zhǎng)部件流過(guò)所述通道，沿所述第二延長(zhǎng)部件流過(guò)彎曲部件且流至所述輸出端口。一些實(shí)施方式包括流體輸入連接，所述流體輸入連接包括用于以不透水連接的方式容納第一延長(zhǎng)部件的近端的開(kāi)口 ；與輸入端口和位于所述第一延長(zhǎng)部件的近端處的多個(gè)微通道的流入端流體連通的通路，這樣，流入所述輸入端口的流體將流過(guò)所述通路，流入所述多個(gè)流入微通道的流入端?！?shí)施方式包括流體輸出連接，所述流體輸出連接包括用于以不透水連接的方式容納第二延長(zhǎng)部件的近端的開(kāi)口，與輸出端口和位于所述第二延長(zhǎng)部件的近端處的多個(gè)微通道的各自的流出端流體連通的通路，這樣，從各自的流出端流出的流體將流過(guò)所述通路，流入所述輸出端口。在一些實(shí)施方式中，所述第一和第二延長(zhǎng)部件大體上是平面部件，并且，其中在所述流體輸入連接和所述流體輸出連接中的各自的開(kāi)口成型為狹縫。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括至少部分透過(guò)太陽(yáng)光的真空外殼；用于使傳熱流體流入的輸入端口 ；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口 ；在所述外殼內(nèi)的吸收器。所述吸收器包括面向各自的外部且從近端延伸至遠(yuǎn)端的第一和第二延長(zhǎng)面；和在第一表面和第二表面之間延伸的多個(gè)翅片，所述翅片限定了多個(gè)微通道，每個(gè)微通道在位于所述表面的近端處的流入端和位于所述表面的遠(yuǎn)端處的流出端之間延伸。每個(gè)微通道的流入端與所述輸入端口和所述流出端流體連通，每個(gè)微通道的流出端與所述輸出端口流體連通。在一些實(shí)施方式中，所述第一延長(zhǎng)面是繞縱軸布置的管狀表面；所述第二延長(zhǎng)面是繞第一延長(zhǎng)面和第二延長(zhǎng)部件布置的管狀表面；并且所述多個(gè)翅片基本上從第一延長(zhǎng)面向外輻射延伸至第二延長(zhǎng)面。在一些實(shí)施方式中，所述第一和第二延長(zhǎng)面是同軸圓柱體。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)翅片基本上是剛性的部件，其在所述第一和第二延長(zhǎng)面之間提供機(jī)械支撐。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)翅片在所述第一和第二延長(zhǎng)面之間布置成波紋形狀。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)翅片成型為位于所述第一和第二延長(zhǎng)面之間的波紋板。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種方法，所述方法包括提供太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括至少部分透過(guò)太陽(yáng)光的真空外殼；用于使傳熱流體流入的輸入端口 ；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口。所述方法還包括提供在所述外殼內(nèi)的吸收器，所述吸收器包括混合腔室，多個(gè)流入微通道，每個(gè)流入微通道在與所述輸入端口流體連通的流入端和與所述混合腔室流體連通的流出端之間延伸，以及多個(gè)流出微通道，每個(gè)流出微通道在與所述混合腔室流體連通的流入端和與所述輸出端口流體連通的流出端之間延伸。所述方法還包括接收通過(guò)所述外殼入射的太陽(yáng)輻射以加熱所述吸收器；使傳熱流體從所述輸入端口流出，流過(guò)所述流入微通道，流至所述混合腔室，這樣，所述傳熱流體從所述吸收器吸收熱量；所述流體從所述流入微通道輸出，流入所述混合腔室；所述流體在所述混合腔室中混合；以及混合過(guò)的流體流過(guò)所述流出微通道，流至所述輸出端口。一些實(shí)施方式包括將所述流體從所述輸出端口引導(dǎo)至熱交換系統(tǒng)。一些實(shí)施方式包括將太陽(yáng)輻射集中至所述吸收器上。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種方法，所述方法包括提供太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括至少部分透過(guò)太陽(yáng)光的真空外殼；用于使傳熱流體流入的輸入端口 ；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口 ；在所述外殼內(nèi)的U型吸收器，所述吸收器具有第一和第二延長(zhǎng)部件，每個(gè)延長(zhǎng)部件具有近端，所述延長(zhǎng)部件通過(guò)彎曲部件在遠(yuǎn)端連接；以及在所述 U型吸收器內(nèi)的多個(gè)微通道，每個(gè)微通道在位于所述第一延長(zhǎng)部件的近端處的流入端和位于所述第二延長(zhǎng)部件的近端處的流出端之間延伸，其中每個(gè)微通道的流入端與所述輸入端口和所述流出端流體連通，每個(gè)微通道的流出端與所述輸出端口流體連通。所述方法還包括接收通過(guò)外殼入射的太陽(yáng)輻射以加熱所述吸收器；使傳熱流體從所述輸入端口流出，流過(guò)所述微通道，這樣所述傳熱流體從所述吸收器吸收熱量；并且所述傳熱流體從所述微通道流至所述輸出端口。一些實(shí)施方式包括將所述流體從所述輸出端口引導(dǎo)至熱交換系統(tǒng)。 —些實(shí)施方式包括將太陽(yáng)能輻射集中在所述吸收器上。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種方法，所述方法包括提供太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括真空管和裝配在所述真空管內(nèi)的微通道管，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口 ；其中所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出的多個(gè)第二端口中的一個(gè)。所述方法還包括接收太陽(yáng)輻射來(lái)加熱所述微通道管；使所述傳熱流體流過(guò)所述微通道管，這樣所述傳熱流體從所述吸收器吸收熱量；并且所述傳熱流體從所述微通道管流出至熱交換系統(tǒng)?！?shí)施方式還包括交換來(lái)自所述傳熱流體的熱量。一些實(shí)施方式還包括將太陽(yáng)輻射集中至所述吸收器上。另一方面，本發(fā)明公開(kāi)了一種制造太陽(yáng)能集熱器的方法，所述方法包括提供面向各自的外部且從近端延伸至遠(yuǎn)端的第一和第二延長(zhǎng)面；放置在第一表面和第二表面之間延伸的多個(gè)翅片，將所述翅片結(jié)合到所述第一和第二延長(zhǎng)面以形成多個(gè)微通道，每個(gè)微通道在位于所述表面的近端處的流入端和位于所述表面的遠(yuǎn)端處的流出端之間延伸。在一些實(shí)施方式中，所述第一延長(zhǎng)面是繞縱軸布置的管狀表面；所述第二延長(zhǎng)面繞第一延長(zhǎng)面和第二延長(zhǎng)部件布置的管狀表面；并且所述多個(gè)翅片基本上從所述第一延長(zhǎng)面向外輻射延伸至所述第二延長(zhǎng)面。在一些實(shí)施方式中，所述第一和第二延長(zhǎng)面是同軸圓柱體。在一些實(shí)施方式中，所述多個(gè)翅片在第一和第二延長(zhǎng)面之間布置成波紋形狀。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)翅片成型為位于所述第一和第二延長(zhǎng)面之間的波紋板。在一些實(shí)施方式中，將所述翅片結(jié)合到所述第一和第二延長(zhǎng)面包括銅焊。在一些實(shí)施方式中，將所述翅片結(jié)合到所述第一和第二延長(zhǎng)面包括選自焊接 (welding)、粘合、釬焊(soldering)、卷曲、機(jī)械加固、鉚接和化學(xué)加固中的至少一種。
各種實(shí)施方式可包括上面描述的任何特征(單獨(dú)或結(jié)合)。根據(jù)下面的附圖具體實(shí)施方式
和所附權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他主要特征和優(yōu)勢(shì)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。


本發(fā)明示例性的實(shí)施方式將在下面參照附圖來(lái)描述，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。圖1描述了根據(jù)示例性的實(shí)施方式太陽(yáng)能系統(tǒng)的實(shí)施方式的框圖。圖2表示根據(jù)示例性的實(shí)施方式圖1的太陽(yáng)能系統(tǒng)的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的實(shí)施方式的側(cè)視圖。圖3表示根據(jù)第一示例性的實(shí)施方式圖2的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的第一太陽(yáng)能集熱器的實(shí)施方式的俯視圖。圖4表示根據(jù)第一示例性的實(shí)施方式第一微通道管的實(shí)施方式的側(cè)視圖。圖5表示根據(jù)第二示例性的實(shí)施方式第二微通道管的實(shí)施方式的側(cè)視圖。圖6表示根據(jù)第二示例性的實(shí)施方式圖2的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的第二太陽(yáng)能集熱器的實(shí)施方式的側(cè)視圖。圖7表示根據(jù)第三示例性的實(shí)施方式圖2的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的第三太陽(yáng)能集熱器的實(shí)施方式的側(cè)視圖。圖8表示根據(jù)示例性的實(shí)施方式圖3的太陽(yáng)能集熱器的第一實(shí)施方式與圖6的太陽(yáng)能集熱器的第二實(shí)施方式的計(jì)算出的溫度差之間的比較。圖9表示根據(jù)示例性的實(shí)施方式圖3的太陽(yáng)能集熱器的第一實(shí)施方式的計(jì)算出的效率、圖6的太陽(yáng)能集熱器的第二實(shí)施方式的計(jì)算出的效率與圖7的太陽(yáng)能集熱器的第三實(shí)施方式的計(jì)算出的效率之間的比較。圖10是太陽(yáng)能集熱器的實(shí)施方式的示意圖。圖11是太陽(yáng)能集熱器的實(shí)施方式的示意圖。圖12是吸收器組件的實(shí)施方式的立體分解圖。圖12a是圖12的吸收器組件的側(cè)視分解圖。圖12b是圖12的吸收器組件的末端端蓋的詳細(xì)的立體圖。圖12c是圖12的吸收器組件的末端端蓋的正視圖。圖12d是圖12的吸收器組件的末端端蓋的縱向橫截面圖。圖13是吸收器組件的實(shí)施方式的立體分解圖。圖13a是圖13的吸收器組件的末端端蓋的詳細(xì)的立體圖。圖13b是圖13的吸收器組件的末端端蓋的正視圖。圖13c是圖13的吸收器組件的末端端蓋的縱向橫截面圖。圖14是吸收器組件的實(shí)施方式的立體分解圖。圖14a是圖14的吸收器組件的側(cè)視分解圖。圖14b是圖14的吸收器組件的末端端蓋的詳細(xì)的立體圖。圖14c是圖14的吸收器組件的末端端蓋的正視圖。圖14d是圖14的吸收器組件的末端端蓋的縱向橫截面圖。
圖14e是圖14的吸收器組件的正面立體圖。圖15是吸收器組件的實(shí)施方式的立體分解圖。圖15a是圖15的吸收器組件的末端端蓋的詳細(xì)的立體圖。圖15b是圖15的吸收器組件的末端端蓋的正視圖。圖15c是圖15的吸收器組件的末端端蓋的縱向橫截面圖。圖16是吸收器的實(shí)施方式的立體圖。圖17是以圖16的吸收器為特征的吸收器組件的實(shí)施方式的立體分解圖。圖18是以圖16的吸收器為特征的吸收器組件的可選的實(shí)施方式的立體分解圖。圖19a是吸收器的實(shí)施方式的立體圖。圖19b是圖19a的吸收器的側(cè)示圖。圖20a是吸收器的實(shí)施方式的立體圖。圖20b是圖20a的吸收器的側(cè)示圖。圖21是吸收器組件的實(shí)施方式的立體分解圖。圖22是吸收器組件的實(shí)施方式的立體分解圖。圖23a是連接器的實(shí)施方式的正視立體圖。圖23b是圖23a的連接器的后視立體圖。圖23c是圖23a的連接器的縱向橫截面圖。圖24a是連接至吸收器組件的圖23a的連接器的詳細(xì)的正視立體圖。圖24b是連接至吸收器組件的圖23a的連接器的詳細(xì)的后視立體圖。圖25是以圖23a至圖23b所示類型的連接器為特征的太陽(yáng)能集熱器的實(shí)施方式的立體圖。圖26示出了工作流體流過(guò)圖25的連接器。圖27a是具有連接器的吸收器組件的實(shí)施方式的立體圖。圖27b是圖27a的吸收器組件的側(cè)視圖。圖27c是圖27a的吸收器組件的俯視圖。圖28a至圖28d是顯示出具有圖27a的連接器的吸收器組件的細(xì)節(jié)的立體圖。圖29是吸收器的實(shí)施方式的立體圖。圖30示出了太陽(yáng)輻照的吸收器面積與工作傳熱流體接觸的吸收器的面積的比值的估算。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，根據(jù)示例性的實(shí)施方式示出了太陽(yáng)能系統(tǒng)100的實(shí)施方式的框圖。太陽(yáng)能系統(tǒng)100可包括太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)102、流體流動(dòng)系統(tǒng)104、以及熱交換系統(tǒng)106。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)102吸收太陽(yáng)輻射并將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為熱能，該熱能傳遞至傳熱流體。因此，所述傳熱流體流過(guò)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)102并由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)102加熱。所述傳熱流體可以是 例如水、油、乙二醇或任何其他合適的傳熱流體。流體流動(dòng)系統(tǒng)104可包括泵和用于控制傳熱流體流過(guò)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)102和熱交換系統(tǒng)106的控制閥。熱交換系統(tǒng)106將熱能轉(zhuǎn)化為電能和/或機(jī)械能。例如，熱交換系統(tǒng)106可包括水加熱器、渦輪、烤爐等等。太陽(yáng)能系統(tǒng)100可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其他元件。例如，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)100可包括保護(hù) 太陽(yáng)能系統(tǒng)100的元件不受環(huán)境因素影響的外殼。參見(jiàn)圖2， 根據(jù)示例性的實(shí)施方式示出了太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)102的實(shí)施方式的側(cè)視圖。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)102可包括太陽(yáng)能集中器200，連接系統(tǒng)202和太陽(yáng)能集熱器204。太陽(yáng)能集中器200可包括多種機(jī)制，所述機(jī)制包括用于將太陽(yáng)輻射收集并集中至太陽(yáng)能集熱器204上的鏡子和透鏡。太陽(yáng)能集中器200可由多種材料形成并且具有本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的相對(duì)于太陽(yáng)能集熱器204的多種形狀。例如，太陽(yáng)能集中器200可具有槽狀形狀。連接系統(tǒng)202使用多種機(jī)制將太陽(yáng)能集熱器204裝配至太陽(yáng)能集熱器200。本文使用的術(shù)語(yǔ) “裝配”包括結(jié)合、黏結(jié)、連接、聯(lián)合、插入、懸掛、夾住、貼附、附著、加固、粘接、黏貼、固定、栓接、擰、鉚接、釬焊(solder)、焊接(weld)以及其他類似的術(shù)語(yǔ)。例如，連接系統(tǒng)202可包括支柱，所述支柱包括使用了一個(gè)或一個(gè)以上托架的桿。太陽(yáng)能集熱器204可包括真空管206，吸收器翅片208和管210。參見(jiàn)圖6，真空管 206是使用第一玻璃管602和第二玻璃管604形成的雙層玻璃容器。第二玻璃管604同軸地插入第一玻璃管602。第一玻璃管602和第二玻璃管604 —端關(guān)閉以形成半球體并且另一端融合在一起。將第一玻璃管602和第二玻璃管604之間密封的間隙606排空以避免熱損失。然而，在其他實(shí)施方式中，真空管206可由單層玻璃管形成。吸收器翅片208可以是由例如鋁、銅或其他金屬形成的金屬吸收器。吸收器翅片208裝配在真空管206和管210 之間以促進(jìn)將熱量傳遞至在管210中流動(dòng)的傳熱流體。在管210的外表面內(nèi)的離散位置可將吸收器翅片208超聲波焊接至管210。管210可用涂層來(lái)涂覆，所述涂層促進(jìn)入射在太陽(yáng)能集熱器204上的太陽(yáng)輻射的吸收。管210可通過(guò)在多孔壁內(nèi)延長(zhǎng)穿透的方法直接連接至多支管，管210穿過(guò)所述多孔壁插入，并通過(guò)支撐、焊接等方法與所述多孔壁結(jié)合。參見(jiàn)圖3，根據(jù)示例性的實(shí)施方式示出了太陽(yáng)能集熱器300的第一實(shí)施方式的俯視圖。繼續(xù)參見(jiàn)圖2和圖3，第一太陽(yáng)能集熱器300包括管210，管210包括用于使待加熱的傳熱流體流入的第一端口 212和用于使加熱過(guò)的傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)106的第二端口 214。在圖3的示例性的實(shí)施方式中，管210是U型圓管。管210可由多種材料形成， 所述材料包括鋁、銅、黃銅等?？墒褂闷渌愋偷墓芏皇芟拗啤＠?，第一太陽(yáng)能集熱器 300可包含使用同軸管的逆流設(shè)計(jì)，在該同軸管中傳熱流體流過(guò)內(nèi)管并返回流過(guò)連接至吸收器翅片208的外側(cè)。第一太陽(yáng)能集熱器300還可包括Dewar集熱器，在該Dewar集熱器中，傳熱流體通過(guò)末端開(kāi)口的金屬管流入太陽(yáng)能集熱器204。傳熱流體流沿真空管206的內(nèi)表面返回。參見(jiàn)圖4，根據(jù)示例性的實(shí)施方式示出了微通道管400的第一實(shí)施方式的側(cè)視圖。第二微通道管400可包括多個(gè)端口 402。第二微通道管400的特征為具有大外部尺寸 406 (major external dimension 406)禾口小夕卜部尺寸 404 (minorexternal dimension 404) 以及由端口的橫截面積之和形成的自由流動(dòng)面積。因?yàn)槎鄠€(gè)端口 402是矩形，所以自由流動(dòng)面積由多個(gè)端口 402中的每一個(gè)的寬408和高410限定的面積之和形成。參見(jiàn)圖5，根據(jù)示例性的實(shí)施方式示出了微通道管500的第二實(shí)施方式的側(cè)視圖。 第三微通道管500可包括多個(gè)端口 502。第三微通道管500的特征為具有大外部尺寸506 和小外部尺寸504以及由端口的橫截面積之和形成的自由流動(dòng)面積。因?yàn)槎鄠€(gè)端口 502是圓形，所以自由流動(dòng)面積由多個(gè)端口 402中的每一個(gè)的直徑508限定的面積之和形成。參見(jiàn)圖6，根據(jù)示例性的實(shí)施方式示出了太陽(yáng)能集熱器600的第二實(shí)施方式的側(cè)視圖。第二太陽(yáng)能集熱器600可包括真空管206、吸收器翅片208和第一微通道管608。在圖6的示例性的實(shí)施方式中，第一微通道管608是U型微通道管，該微通道管包括用于使待加熱的傳熱流體流入的矩形第一端口 610和用于使加熱過(guò)的傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng) 106的矩形第二端口 612。例如使用銅焊、焊接、超聲焊接等方法將第一微通道管608裝配至吸收器翅片208。在示例性的實(shí)施方式中，微通道管的水力直徑為3毫米(mm)至200微米(μπι)。在另一示例性的實(shí)施方式中，微通道的水力直徑可為200μπι至10μπι(也稱為 micro-channel)。水力直徑被定義為4A/U，其中A是橫截面積，U是第一微通道管608的橫截面的潤(rùn)周。具有相同水 力直徑的作為圓管的微通道管可具有非常大的自由流動(dòng)面積和大得多的潤(rùn)周。端口尺寸趨于很小以使得當(dāng)分析微通道管的性能時(shí)壓力下降是需要考慮的因素。第一微通道管608可由包括鋁、銅、黃銅等在內(nèi)的多種材料形成。第一微通道管608可包括具有不同形狀(例如但不限于圓形、三角形或諸如N型之類的非傳統(tǒng)形狀、諸如翅片之類的具有延伸的表面的壁等)的端口。此外，微通道管的端口形狀可具有相同的形狀或可具有不同的形狀。參見(jiàn)圖7，根據(jù)示例性的實(shí)施方式示出了第三太陽(yáng)能集熱器700的側(cè)視圖。第三太陽(yáng)能集熱器700可包括真空管206和第四微通道管702。在圖7的示例性的實(shí)施方式中，第四微通道管702是U型微通道管，該微通道管包括用于使待加熱的傳熱流體流入的矩形第一端口 704和使加熱過(guò)的傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)106的矩形第二端口 706。第四微通道管702可包括具有不同形狀(例如圓形)的端口。第四微通道管702具有替代吸收器翅片208的彎曲的大尺寸。第四微通道管702可由包括鋁、銅、黃銅等在內(nèi)的多種材料形成。第一微通道管608和第四微通道管702可以逆流設(shè)計(jì)和/或Dewar集熱器設(shè)計(jì)配置在真空管206內(nèi)。參見(jiàn)圖8，示出了太陽(yáng)能集熱器300的第一實(shí)施方式的入口和出口之間的溫度差和太陽(yáng)能集熱器600的第二實(shí)施方式的入口和出口之間的溫度差的第一比較圖800。第一比較圖800的X軸是流體入口溫度(攝氏度)，第一比較圖800的Y軸是出口處的溫度增加(攝氏度)。第一比較圖800包括第一曲線802和第二曲線804且每個(gè)曲線基于五個(gè)入口溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)限定。第一曲線802顯示了使用第二太陽(yáng)能集熱器600的結(jié)果。第二曲線 804顯示了使用第一太陽(yáng)能集熱器300的結(jié)果。第二太陽(yáng)能集熱器600比第一太陽(yáng)能集熱器300具有略微更優(yōu)的性能，主要是與使用第一太陽(yáng)能集熱器300相比第二太陽(yáng)能集熱器 600具有0. 3士攝氏度的較高的出口溫度和較高的運(yùn)行溫度。在計(jì)算第一比較圖800的第一曲線802和第二曲線804時(shí)，真空管206被模壓成型為分別具有65mm和61. 8mm的外徑和內(nèi)徑。吸收器翅片208的直徑為56mm，長(zhǎng)度為1. 6m。 管210和第一微通道管608由銅管形成，具有12mm的外徑和10. 5mm的內(nèi)徑。涂覆在管210 和第一微通道管608上的選擇性涂層的輻射性能為ciA = 0:95和ε A = 0:05。環(huán)境和天空溫度被認(rèn)為等于25士攝氏度。管210和第一微通道管608的自由流動(dòng)面積近似為約90mm2 并且使用2L/分的體積流速來(lái)模擬。第一微通道管608的大尺寸為吸收器翅片208的周長(zhǎng)的一半。小尺寸保持與管210相同的自由流動(dòng)面積。參見(jiàn)圖9，示出了太陽(yáng)能集熱器300的第一實(shí)施方式的效率、太陽(yáng)能集熱器600的第二實(shí)施方式的效率和太陽(yáng)能集熱器700的第三實(shí)施方式的效率之間的第二比較圖900。 第二比較圖900的X軸是流體入口溫度(攝氏度)，第二比較圖900的Y軸是效率值。第二比較圖900包括第一曲線902、第二曲線904和第三曲線906，且每個(gè)曲線基于五個(gè)入口溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)限定。第一曲線902顯示了使用第二太陽(yáng)能集熱器600的結(jié)果。第二曲線904 顯示了使用第一太陽(yáng)能集熱器300的結(jié)果。第三曲線906顯示了使用第三太陽(yáng)能集熱器
700的結(jié)果。效率以
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備包括真空管；和微通道管，所述微通道管裝配在所述真空管內(nèi)，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口，其中，所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出的多個(gè)第二端口中的一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備還包括吸收器翅片，所述吸收器翅片裝配在所述真空管內(nèi)并裝配至所述微通道管。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，所述多個(gè)第一端口裝配在所述多個(gè)第二端口內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，所述多個(gè)第二端口裝配至所述吸收器翅片。
5.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，所述多個(gè)第一端口中的至少一個(gè)裝配在各自的所述多個(gè)第二端口中的一個(gè)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，所述多個(gè)第二端口裝配至所述真空管。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，在所述真空管內(nèi)的所述微通道管是U 型的。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，所述U型微通道管具有彎曲的大尺寸。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，所述多個(gè)第一端口是矩形。
10.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，所述多個(gè)第一端口是圓形。
11.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備還包括封入所述微通道管內(nèi)的傳熱流體。
12.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約10 毫米至約200微米。
13.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱器設(shè)備，其中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約 200微米至約10毫米。
14.一種太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括 太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括真空管，和微通道管，所述微通道管裝配在所述真空管內(nèi)，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口，和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口；太陽(yáng)能集中器，所述太陽(yáng)能集中器被配置為將太陽(yáng)能引導(dǎo)至所述太陽(yáng)能集熱器上；和連接器，所述連接器被配置為用于將所述太陽(yáng)能集熱器裝配至所述太陽(yáng)能集中器， 其中，所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口中的一個(gè)。
15.如權(quán)利要求14所述的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其中，在所述真空管內(nèi)的所述微通道管是U 型的。
16.如權(quán)利要求15所述的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其中，所述U型微通道管具有彎曲的大尺等。
17.如權(quán)利要求14所述的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其中，所述微通道管具有的水力直徑為約3 毫米至約200微米。
18.如權(quán)利要求14所述的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其中，所述微通道管具有的水力直徑為約 200微米至約10毫米。
19.一種太陽(yáng)能系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能系統(tǒng)包括 熱交換系統(tǒng)；太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括真空管，和微通道管，所述微通道管裝配在所述真空管內(nèi)，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至所述熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口，其中，所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出的多個(gè)第二端口中的一個(gè)；以及流體流動(dòng)系統(tǒng)，所述流體流動(dòng)系統(tǒng)被配置為控制所述傳熱流體流過(guò)所述微通道管。
20.如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，所述太陽(yáng)能系統(tǒng)還包括被配置為將太陽(yáng)能引導(dǎo)至所述太陽(yáng)能集熱器上的太陽(yáng)能集中器。
21.如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中，在所述真空管內(nèi)的所述微通道管是U型的。
22.如權(quán)利要求21所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中，所述U型微通道管具有彎曲的大尺寸。
23.如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中，所述微通道管具有的水力直徑為約10毫米至約200微米。
24.如權(quán)利要求19所述的太陽(yáng)能系統(tǒng)，其中，所述微通道管具有的水力直徑為約200微米至約10毫米。
25.—種太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括 真空外殼，所述真空外殼至少部分透過(guò)太陽(yáng)輻射； 用于使傳熱流體流入的輸入端口；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口； 混合腔室；以及在所述外殼內(nèi)的吸收器，所述吸收器包括多個(gè)流入微通道和多個(gè)流出微通道，每個(gè)流入微通道在各自的與所述輸入端口流體連通的流入端和各自的與所述混合腔室流體連通的流出端之間延伸，每個(gè)流出微通道在各自的與所述混合腔室流體連通的流入端和各自的與所述輸出端口流體連通的流出端之間延伸。
26.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，其中所述吸收器在遠(yuǎn)端和近端之間延伸；所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端和所述多個(gè)流出微通道的各自的流出端位于所述管的近端；并且所述多個(gè)流入微通道的各自的流出端和所述多個(gè)流出微通道的各自的流入端位于所述管的近端。
27.如權(quán)利要求沈所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器還包括容納所述吸收器的遠(yuǎn)端且包括所述混合腔室的末端端蓋。
28.如權(quán)利要求27所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述吸收器包括第一部件，所述第一部件包括多個(gè)流入微通道；和第二部件，所述第二部件包括多個(gè)流出微通道；其中，所述第一和第二部件不相互接觸；并且其中，所述末端端蓋包括用于以不透水連接的方式容納所述第一部件的遠(yuǎn)端的第一開(kāi)口和用于以不透水連接的方式容納所述第二部件的遠(yuǎn)端的第二開(kāi)口。
29.如權(quán)利要求觀所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括流體輸入連接，所述流體輸入連接包括以不透水連接的方式容納所述第一部件的近端的開(kāi)口 ；和與所述輸入端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端流體連通的通路，這樣流入所述輸入端口的流體將流過(guò)所述通路，流入所述多個(gè)流入微通道的流入端。
30.如權(quán)利要求四所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括流體輸出連接，所述流體輸出連接包括以不透水連接的方式容納所述第二部件的近端的開(kāi)口 ；和與所述輸出端口和所述多個(gè)流出微通道的各自的流出端流體連通的通路，這樣從各自的流出端流出的流體將流過(guò)所述通路，流入所述輸出端口。
31.如權(quán)利要求四所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述流體輸入連接和所述流體輸出連接彼此熱絕緣。
32.如權(quán)利要求27所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述吸收器包括繞在所述遠(yuǎn)端和所述近端之間延伸的縱軸布置的中空管，所述管包括從所述近端延伸至鄰近所述遠(yuǎn)端的點(diǎn)以限定所述管的第一和第二分支的一對(duì)縱向狹縫；所述多個(gè)流入微通道沿所述第一分支延伸至位于所述第一分支的近端的多個(gè)流入微通道的各自的流入端，并且所述多個(gè)流出微通道沿所述第二分支延伸至位于所述第二分支的近端的多個(gè)流出微通道的各自的流出端。
33.如權(quán)利要求32所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述中空管包括外表面和內(nèi)表面，并且所述末端端蓋包括與所述管的外表面不透水連接的外部端蓋；和與所述管的內(nèi)表面不透水連接的內(nèi)塞，其中，所述混合腔室包括在所述端蓋和所述塞之間限定的容積。
34.如權(quán)利要求33所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述管大體上是圓柱形，并且所述外部端蓋和所述內(nèi)塞包括嵌套的半球體。
35.如權(quán)利要求33所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述管大體上是圓柱形，所述外部端蓋和所述內(nèi)塞各自包括嵌套的圓柱體。
36.如權(quán)利要求32所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括流體輸入連接，所述流體輸入連接包括用于以不透水連接的方式容納所述第一分支的近端的開(kāi)口，所述近端包括所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端；和與所述輸入端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端流體連通的通路，這樣流入所述輸入端口的流體將流過(guò)所述通路，流入所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端。
37.如權(quán)利要求36所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括流體輸出連接，所述流體輸出連接包括用于以不透水連接的方式容納所述第二分支的近端的開(kāi)口，所述近端包括多個(gè)流出微通道的各自的流出端；和與所述輸出端口和所述多個(gè)流出微通道的各自的流出端流體連通的通路，這樣從各自的流出端流出的流體將流過(guò)所述通路，流入所述輸出端口。
38.如權(quán)利要求37所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述流體輸入連接包括大體上半圓柱形的鼓狀物，所述鼓狀物包括底面和彎曲的橈側(cè)面，每個(gè)面在前端面和后端面之間延伸，其中，所述輸入端口裝配至所述前端面，用于容納所述第一分支的近端的開(kāi)口位于所述后端面上，以及，與所述輸入端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流入端流體連通的通路位于所述鼓狀物內(nèi)。
39.如權(quán)利要求36所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述流體輸出連接包括大體上半圓柱形的鼓狀物，所述鼓狀物包括底面和彎曲的橈側(cè)面，每個(gè)面在前端面和后端面之間延伸，其中，所述輸入端口裝配至所述前端面，用于容納所述第一分支的近端的開(kāi)口位于所述后端面上，以及，與所述輸出端口和所述多個(gè)流入微通道的各自的流出端流體連通的通路位于所述鼓狀物內(nèi)。
40.如權(quán)利要求39所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述流體輸出連接的底面位于所述流體輸入連接的附近并且面向所述流體輸入連接的底面。
41.如權(quán)利要求40所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述外殼包括具有彎曲的內(nèi)表面的中空的管，并且，其中所述流體輸入和輸出連接的彎曲的橈側(cè)面鄰近所述外殼的內(nèi)表面且面向所述外殼的內(nèi)表面。
42.如權(quán)利要求32所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器還包括一個(gè)或一個(gè)以上支架，所述支架在第一和第二分支之間延伸并且位于所述吸收器的近端的末梢的縱向狹縫中的一個(gè)內(nèi)。
43.如權(quán)利要求32所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括一個(gè)或一個(gè)以上從所述管的遠(yuǎn)端延伸的縱向狹縫，其中所述管包括另一對(duì)縱向狹縫，該對(duì)縱向狹縫從遠(yuǎn)端延伸至近端的末梢的點(diǎn)以限定所述管的第三和第四分支；多個(gè)流入微通道沿所述第三分支延伸至位于所述第三分支的遠(yuǎn)端的多個(gè)流入微通道的各自的流出端，并且多個(gè)流出微通道沿第四分支延伸至位于所述第四分支的遠(yuǎn)端的多個(gè)流出微通道的各自的流入端。
44.如權(quán)利要求43所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述末端端蓋包括第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口容納所述第三分支的近端以形成與所述混合腔室的不透水連接；和第二開(kāi)口，所述第二開(kāi)口容納所述第四分支的近端以形成與所述混合腔室的不透水連接。
45.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述吸收器包括表面，所述表面具有大于約0. 9的高太陽(yáng)輻射吸收率和在可見(jiàn)光至紅外范圍內(nèi)小于約0. 1的低發(fā)射率。
46.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約10毫米至約200微米。
47.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約100毫米至約200微米。
48.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，每個(gè)微通道具有的水力直徑為約200微米至約10毫米。
49.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器還包括一個(gè)或一個(gè)以上集中器，所述集中器被配置為將太陽(yáng)輻射集中至所述吸收器上。
50.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器還包括與所述輸出端口流體連通并且被配置為從所述傳熱流體中吸取能量的熱交換器。
51.如權(quán)利要求25所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，在運(yùn)行過(guò)程中，所述吸收器的接收太陽(yáng)能的面積與所述吸收器的接觸傳熱流體的面積的比為約Ι/pi至約1Λ2*Ρ 。
52.一種太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括真空外殼，所述真空外殼至少部分透過(guò)太陽(yáng)輻射；用于使傳熱流體流入的輸入端口；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口；在所述外殼內(nèi)的U型吸收器，所述吸收器具有第一和第二延長(zhǎng)部件，每個(gè)延長(zhǎng)部件具有近端，所述延長(zhǎng)部件通過(guò)彎曲部件在遠(yuǎn)端連接；和在所述U型吸收器內(nèi)的多個(gè)微通道，每個(gè)微通道在位于所述第一延長(zhǎng)部件的近端處的流入端和位于所述第二延長(zhǎng)部件的近端處的流出端之間延伸，其中，每個(gè)微通道的流入端與所述輸入端口和所述流出端流體連通，每個(gè)微通道的流出端與所述輸出端口流體連通。
53.如權(quán)利要求52所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，每個(gè)微通道被配置為從所述輸入端口接收傳熱流體；和引導(dǎo)所述傳熱流體沿所述第一延長(zhǎng)部件流過(guò)所述通道，流過(guò)所述彎曲部件，沿所述第二延長(zhǎng)部件流至所述輸出端口。
54.如權(quán)利要求53所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括流體輸入連接，所述流體輸入連接包括用于以不透水連接的方式容納所述第一延長(zhǎng)部件的近端的開(kāi)口 ；和與所述輸入端口和位于所述第一延長(zhǎng)部件的近端處的多個(gè)微通道的流入端流體連通的通路，這樣流入所述輸入端口的流體將流過(guò)所述通路，流入所述多個(gè)流入微通道的流入端。
55.如權(quán)利要求M所述的太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括流體輸出連接，所述流體輸出連接包括；用于以不透水連接的方式容納所述第二延長(zhǎng)部件的近端的開(kāi)口 ；和與所述輸出端口和位于所述第二延長(zhǎng)部件的近端處的多個(gè)微通道的各自的流出端流體連通的通路，這樣從各自的流出端流出的流體將流過(guò)所述通路，流入所述輸出端口。
56.如權(quán)利要求55所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述第一和第二延長(zhǎng)部件大體上是平面部件，并且其中，所述流體輸入連接和所述流體輸出連接中各自的開(kāi)口成型為狹縫。
57.一種太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括 真空外殼，所述真空外殼至少部分透過(guò)太陽(yáng)光； 用于使傳熱流體流入的輸入端口；用于使所述傳熱流體流出的輸出端口 ；以及在所述外殼內(nèi)的吸收器，所述吸收器包括第一和第二延長(zhǎng)表面，所述第一和第二延長(zhǎng)表面面向各自的外部并且從近端延伸至遠(yuǎn)端；禾口多個(gè)翅片，所述翅片在第一表面和第二表面之間延伸，所述翅片限定了多個(gè)微通道，每個(gè)微通道在位于所述表面的近端處的流入端和位于所述表面的遠(yuǎn)端處的流出端之間延伸， 其中，每個(gè)微通道的流入端與所述輸入端口和所述流出端流體連通，每個(gè)微通道的流出端與所述輸出端口流體連通。
58.如權(quán)利要求57所述的太陽(yáng)能集熱器，其中 所述第一延長(zhǎng)表面是繞縱軸布置的管狀表面；所述第二延長(zhǎng)表面是繞所述第一延長(zhǎng)表面和第二延長(zhǎng)部件布置的管狀表面；并且所述多個(gè)翅片基本上從所述第一延長(zhǎng)表面向外輻射延伸至所述第二延長(zhǎng)表面。
59.如權(quán)利要求58所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述第一和第二延長(zhǎng)表面是同軸圓柱體。
60.如權(quán)利要求58所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述多個(gè)翅片基本上是剛性部件，所述剛性部件提供所述第一和第二延長(zhǎng)表面之間的機(jī)械支撐。
61.如權(quán)利要求58所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述多個(gè)翅片在所述第一和第二延長(zhǎng)表面之間布置成波紋形狀。
62.如權(quán)利要求58所述的太陽(yáng)能集熱器，其中，所述多個(gè)翅片成型為位于所述第一和第二延長(zhǎng)表面之間的波紋板。
63.一種方法，所述方法包括提供太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括 真空外殼，所述真空外殼至少部分透過(guò)太陽(yáng)光； 用于使傳熱流體流入的輸入端口； 用于使所述傳熱流體流出的輸出端口； 在所述外殼內(nèi)的吸收器，所述吸收器包括混合腔室；多個(gè)流入微通道，每個(gè)流入微通道在與所述輸入端口流體連通的流入端和與所述混合腔室流體連通的流出端之間延伸；和多個(gè)流出微通道，每個(gè)流出微通道在與所述混合腔室流體連通的流入端和與所述輸出端口流體連通的流出端之間延伸；接收通過(guò)所述外殼入射的太陽(yáng)輻射以加熱所述吸收器；使傳熱流體從所述輸入端口流出，流過(guò)所述流入微通道，流至所述混合腔室，以使所述傳熱流體從所述吸收器吸收熱量；使所述流體從所述流入微通道輸出，流入所述混合腔室；在所述混合腔室內(nèi)混合所述流體；以及使混合過(guò)的流體流過(guò)所述流出微通道，流至所述輸出端口。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，所述方法還包括將所述流體從所述輸出端口引導(dǎo)至熱交換系統(tǒng)。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，所述方法還包括將太陽(yáng)輻射集中在所述吸收器上。
66.一種方法，所述方法包括提供太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括 真空外殼，所述真空外殼至少部分透過(guò)太陽(yáng)光； 用于使傳熱流體流入的輸入端口； 用于使所述傳熱流體流出的輸出端口；在所述外殼內(nèi)的U型吸收器，所述吸收器具有第一和第二延長(zhǎng)部件，每個(gè)延長(zhǎng)部件具有近端，所述延長(zhǎng)部件通過(guò)彎曲部件在遠(yuǎn)端連接；和在所述U型吸收器內(nèi)的多個(gè)微通道，每個(gè)微通道在位于所述第一延長(zhǎng)部件的近端處的流入端和位于所述第二延長(zhǎng)部件的近端處的流出端之間延伸，其中，每個(gè)微通道的流入端與所述輸入端口和所述流出端流體連通，每個(gè)微通道的流出端與所述輸出端口流體連通； 接收通過(guò)所述外殼入射的太陽(yáng)輻射以加熱所述吸收器；使傳熱流體從所述輸入端口流出，流過(guò)所述微通道，以使所述傳熱流體從所述吸收器吸收熱量；以及使所述傳熱流體從所述微通道流出，流至所述輸出端口。
67.如權(quán)利要求66所述的方法，所述方法還包括將所述流體從所述輸出端口引導(dǎo)至熱交換系統(tǒng)。
68.如權(quán)利要求66所述的方法，所述方法還包括將太陽(yáng)輻射集中在所述吸收器上。
69.一種方法，所述方法包括提供太陽(yáng)能集熱器，所述太陽(yáng)能集熱器包括真空管；和裝配在所述真空管內(nèi)的微通道管，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口，其中，所述微通道管包括多個(gè)微通道，每個(gè)微通道從各自的用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口中的一個(gè)延伸至各自的用于使所述傳熱流體流出的多個(gè)第二端口中的一個(gè)； 接收太陽(yáng)輻射以加熱所述微通道管；使傳熱流體流過(guò)所述微通道管，以使所述傳熱流體從所述吸收器吸收熱量；和使所述傳熱流體從所述微通道管流至所述熱交換系統(tǒng)。
70.如權(quán)利要求69所述的方法，所述方法還包括交換來(lái)自所述傳熱流體的熱量。
71.如權(quán)利要求70所述的方法，所述方法還包括將太陽(yáng)輻射集中在所述吸收器上。
72.—種制造太陽(yáng)能集熱器的方法，所述方法包括提供第一和第二延長(zhǎng)表面，所述表面面向各自的外部并且從近端延伸至遠(yuǎn)端； 布置多個(gè)翅片，所述翅片在第一表面和第二表面之間延伸；和將所述翅片結(jié)合至所述第一和第二延伸表面以形成多個(gè)微通道，每個(gè)微通道在位于所述表面的近端處的流入端和位于所述表面的遠(yuǎn)端處的流出端之間延伸。
73.如權(quán)利要求72所述的方法，其中所述第一延伸表面是繞縱軸布置的管狀表面；所述第二延伸表面是繞第一延伸表面和第二延伸部件布置的管狀表面；并且所述多個(gè)翅片基本上從所述第一延伸表面向外輻射延伸至所述第二延伸表面。
74.如權(quán)利要求72所述的方法，其中，所述第一和第二延伸表面是同軸圓柱體。
75.如權(quán)利要求72所述的方法，其中，所述多個(gè)翅片在所述第一和第二延長(zhǎng)表面之間布置成波紋形狀。
76.如權(quán)利要求72所述的方法，其中，所述多個(gè)翅片成型為位于所述第一和第二延長(zhǎng)表面之間的波紋板。
77.如權(quán)利要求72所述的方法，其中，將所述翅片結(jié)合至所述第一和第二延長(zhǎng)表面包括銅焊。
78.如權(quán)利要求72所述的方法，其中，將所述翅片結(jié)合至所述第一和第二延長(zhǎng)表面包括選自焊接、粘合、釬焊、卷曲、機(jī)械加固、鉚接和化學(xué)加固中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能集熱器設(shè)備。所述太陽(yáng)能集熱器設(shè)備包括真空管和裝配在所述真空管內(nèi)的微通道管，所述微通道管包括用于使傳熱流體流入的多個(gè)第一端口和用于使所述傳熱流體流出至熱交換系統(tǒng)的多個(gè)第二端口。所述微通道管可具有的水力直徑為約3毫米至約200微米。所述微通道管可具有的水力直徑為約200微米至約10毫米。
文檔編號(hào)F24J2/46GK102159903SQ200980136341
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者尼拉杰·夏爾馬, 杰拉爾多·C·迪亞斯 申請(qǐng)人:加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)