Análisis bidimensional de la influencia de la separación entre los tubos del receptor de una central termosolar tipo torre
| Autor: | Pantín Morato, María |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Pérez Álvarez, Rafael, Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | e-Archivo. Repositorio Institucional de la Universidad Carlos III de Madrid instname |
| Popis: | Las centrales termosolares de tipo torre basan su funcionamiento en la concentración mediante el uso de espejos de los rayos solares sobre un receptor, calentando un fluido que es utilizado posteriormente para generar energía. Los receptores de estas centrales están lejos de su punto óptimo pues tienden a romperse debido a las tensiones térmicas y a la corrosión. Algunas de las soluciones ante esta ruptura del receptor incluyen las estrategias de apuntamiento, el cambio de fluido de trabajo o la reducción de las temperaturas. El presente trabajo propone una posible solución para disminuir las temperaturas aumentando la separación entre tubos dentro del receptor para que más flujo de calor pase entre ellos, aumentando la temperatura de la parte trasera y reduciendo las tensiones térmicas. Para ello, se ha estudiado la geometría de un receptor basada en la de la central de Gemasolar en Sevilla y posteriormente se han variado las separaciones entre tubos para analizar su comportamiento. El análisis térmico de las geometrías se ha llevado a cabo mediante el método de la simulación fluidocomputacional, que resuelve las ecuaciones asociadas al problema térmico establecido. Además de diferentes geometrías, se han estudiado diferentes condiciones térmicas de actuación para un mejor conocimiento del desempeño de los receptores de las centrales tipo torre. Los resultados de las simulaciones indican que las separaciones óptimas entre los tubos son del 8% del diámetro exterior, reduciendo así las tensiones térmicas y aumentando el tiempo de vida útil del receptor. Además, se establecen los materiales óptimos para la fabricación de los tubos (Incoloy, Inconel y Haynes) y el gasto másico de fluido recorriendo el receptor adecuado para este tipo de centrales (290 kg/s). Solar Power Towers (SPT) concentrate by means of mirrors the sun’s radiation onto a receiver, heating a fluid that flows within to generate energy. The receivers in this kind of solar plants are far from perfect because they tend to fail due to high thermal levels and corrosion. Some solutions to avoid failure are: the aiming strategies, change of working fluid or temperature reduction. In this project, a solution for temperature reduction is stablished by means of tubes separation. This way, more heat flux would be able to flow between the tubes, raising the temperature in the points located in the back of the tubes, decreasing thermal tensions. To do so, the geometry of a receiver based on Gemasolar (Sevilla) power plant was studied, and the separation between tubes was varied to study its thermal behaviour. The thermal analysis was carried on via the computational fluid mechanics metho d that solves the different equations related to the thermal situation that is present in the study case. Besides different geometries, different thermal operational conditions were studied in order to fully understand the performance of solar power tower’s receivers. The results of the simulations show that the optimal separation between tubes is 8% of the diameter, decreasing this way the thermal tensions and raising the life expectancy of the receiver. Fuerthermore, optimal materials for the fabrication of the tubes are stablished (Incoloy, Inconel and Haynes) and so is the mass flow of the fluid inside the tubes (290 kg/s). Ingeniería Mecánica |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|