Tesis doctoral de Ahmed Amine Hachicha
Las tecnologías de energía solar concentrada (csp) están ganando cada vez más interés en la generación de electricidad debido al buen potencial para el escalemento las energías renovables a nivel de utilidad. El colector solar cillindro-parabólico (ptc) es el más económico, probado y avanzado de las diferentes tecnologías csp. El modelado de estos dispositivos es una parte fundamental en la mejora de su diseño y rendemiento que puede representar un considerable aumento de la eficiencia global de las plantas de energía solar. en el tema demodelado y mejora del rendimiento de los ptc y sus absorbente (hce), el estudio térmico, óptico y aerodinámico del flujo de fluidos y transferencia de calor es una herramienta importante para la optimización de la producción del parque solar y el incremento del rendimiento de la planta solar . Esta tesis se centra en la implementación de una metodología general para simular el comportamiento térmico, óptico y aerodinámico de ptcs . se plantea una metodología para el modelado térmico de un ptc, teniendo en cuenta el flujo de calor real no uniforme en la direccion azimutal. Aunque ab initio, se consideró el método de volúmenes finitos ( fvm ) para la solución de la ecuación de transferencia radiativa , este ha sido posteriormente descartado entre otras razones debido al alto coste computacional y la incapacidad del método para tratar el tamaño angular del sol. para superar estos asuntos , se ha desarollado un nuevo modelo óptico. El nuevo modelo que esta basdo tanto las técnicas de fvm y de ray tracing, utiliza un enfoque numérico – geométrico para considerar el cono óptico. Se aborda el effecto de differentes factores, tales como ángulo de incidencia , la concentración geométrica y el ángulo de borde en la distribución del flujo de calor solar. La precisión del nuevo modelo se ha verificado y se ha obentido mejores resultados que el monte carlo ray tracing mcrt. Por otra parte, se ha analizado el comportamiento térmico del ptc teniendo en cuenta la distribución no uniforme de flujo solar en la direccion azimutal. Se ha desarrollado un modelo de rendimiento general basado en un balance energético sobre el hce. Las pérdidas de calor y el rendimiento térmico se han determinado y validado con respecto a los experimentos de laboratorios de sandia. Se muestro tambien la similitud entre el perfil de temperatura del absorbedor y del vidrio con la distribución de flujo solar. Además , se ha considerado las pérdidas de calor por convección hacia la atmósfera y el efecto del flujo de viento en la fuerza aerodinámica que actúa sobre la structura del ptc. Para ello se llevan a cabo, simulaciones numéricas detalladas basadas en large eddy simulations (les) para dos números de reynolds de re_w1= 3,6 10^5 y re_ w2=1 .10^6. Estos numéros corresponden a condiciones similares de trabajo que aquellos encuentrado en las plantas solares de eurotrough ptc. el estudio ha considerado diferentes ángulos de paso imitantdo las condiciones reales del mecanismo de seguimiento de ptc a lo largo del día . Las cargas aerodinámicas, es decir, los coeficientes de arrastre y elevación, han sido calculados y validados respecto a los mediciones realizadas en túneles de viento . Se muestra la independencia de los coeficientes aerodinámicos respecto a los números de reynolds en los rangos estudiado. En cuanto a la transferencia de calor por convección alrededor del absorbedor, se han calculado los promediados del número de nusselt local para los diferentes ángulos de paso y números de reynolds y se ha analizado el efecto de la parábola en las pérdidas de calor. por último, pero no menos importante, el análisis detallado de las furezas transitorias que actúan sobre la estructura de ptc han sido conducidas mediante espectro de potencia en varias sondas . El análisis ha detectado un aumento de la inestabilidad al mover el ptc para angulos de paso intermedios.
Datos académicos de la tesis doctoral «Numerical modelling of a parabolic trough solar collector«
- Título de la tesis: Numerical modelling of a parabolic trough solar collector
- Autor: Ahmed Amine Hachicha
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 30/09/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Ivette María Rodriguez Perez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: carles david Pérez segarra
- cristóbal Cortés gracia (vocal)
- (vocal)
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