RT Generic
T1 Análisis térmico y mecánico de un tubo receptor de un colector solar
A1 Salmerón Herrero, Marta
AB Las plantas de termosolares de torre de potencia son una de las alternativas de energíasrenovables más eficientes hoy en día. Dentro de estas instalaciones, el receptor solar es una delas piezas clave de las instalaciones ya que éste transforma la radiación incidente del sol enenergía térmica. Dado el alto coste de estas instalaciones es importante que se obtenga elmáximo rendimiento de ellas y que la vida útil sea lo más larga posible para rentabilizar lainversión inicial.El receptor está sometido a una radiación incidente muy concentrada y trabaja en rangos detemperaturas altos y extremos. Por ello, un estudio en profundidad de este componente es degran utilidad para poder controlar su buen funcionamiento. En este estudio se ha analizadotérmica y mecánicamente un receptor muy similar al de la planta Gemasolar. Se ha estudiadola evolución de la temperatura de las sales térmicas que circulan por el receptor y de los tubosque lo componen. Para el buen funcionamiento de la instalación es necesario que no sesobrepasen los límites de las temperaturas del tubo y de las sales. El análisis muestra que lastemperaturas más altas se encuentran en los heliostatos situados en las caras oeste y este porlo que deben ser controlados con más cautela.Con el objetivo de tener el mayor rendimiento y vida útil posible se estudian diferentesdiseños del receptor variando el diámetro de tubos y el número de paneles en el receptor. Lavariación de la geometría del receptor muestra que el rendimiento térmico es muy similar deun diseño a otro puesto que la energía absorbida es muy parecida independientemente delmodelo. Sin embargo, entre los diferentes modelos las condiciones de trabajo varíanenormemente. Para los diseños con diámetros de tubos grandes y menor número de paneles,las temperaturas alcanzadas se acercan a las temperaturas límite reduciendo la vida útil delreceptor. Por el contrario, con la reducción del diámetro de los tubos, los rangos detemperatura son más favorables para la larga duración del receptor. Por otra parte, con lareducción del diámetro de tubos y del número de paneles se obtienen flujos másicos menoresen la instalación. Gracias a esta reducción es desgaste de los tubos disminuyeconsiderablemente. Sin embargo las mejores condiciones para el incremento de la vida útil delreceptor suponen costes muy elevados. Por esa razón es importante encontrar un balanceentre el coste del diseño manteniendo las mejores condiciones posibles del receptor.
AB Nowadays, solar power-tower plants are one of the most efficient renewable energies. Thereceiver from these plants has a key function since due to the receiver the solar radiation isconverted into thermal energy. Due to the high cost of these plants, obtaining a high efficiencyand a long life time is one of the main objectives of the current plants. High values of efficiencyand lifetime make the initial investment of the plant be worth.The receiver works under very high and extreme temperature conditions, also it receiveshighly concentrated radiation. Therefore, a deep knowledge of the receiver is needed in orderto ensure the correct operation of this device. In this paper, a thermal analysis has beenperformed of a receiver very similar to the one used in Gemasolar. The analysis of thetemperature progress along the receiver was made to understand salt and tubes temperaturevariations. To ensure the good performance of the receiver, the temperature of the thermalfluid and the receiver’s tube should never go over the temperatures limits. The analysis showsthat highest temperatures exist in the east and west sides of the receivers, therefore specialcaution should be taken while controlling these sides of the receiver.In order to have the highest efficiency and largest lifetime of the receiver, different designshave been studied by making variations in the number of panels and in the diameter of thetubes. After the analysis, it is shown that the geometric variations of the receivers have littleimpact in the thermal efficiency. This is due to the fact that overall absorbed energy is verysimilar from one design to another. However, by comparing all the designs, big differences inthe work conditions exists between all of them. For little number of panels and high tubediameters, temperatures reach the limit values. This implies an important reduction in thelifetime of the receiver. On the opposite side, by reducing tubes diameter and increasing thenumber of panels working temperatures are reduced. Also, mass flux changes with thegeometry of the receiver, by reducing number of panels and the diameter of the tubes smallermass fluxes are obtained. With reduced mass fluxes, the tubes wear slowly, increasingreceiver’s lifetime. However, the best conditions for the receiver are achieved with the mostexpensive designs. As a consequence a balance between cost and optimum design should befound in order to have the best possible receiver’s conditions.
YR 2014
FD 2014-09
LK https://hdl.handle.net/10016/26375
UL https://hdl.handle.net/10016/26375
LA spa
DS e-Archivo
RD 1 jun. 2024