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https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/3028| Title: | Modelado de Perfiles de Temperatura en 3D del Flujo DRY en el Tubo Receptor de Colectores Solares Parabólicos |
| Authors: | Cundapi Arroyo, Roger Alejandro%549718 |
| metadata.dc.subject.other: | plantas termosolares, captadores solares, dryout, simulador númerico |
| Issue Date: | 2021-09-13 |
| Publisher: | Tecnológico Nacional de México |
| metadata.dc.publisher.tecnm: | Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico |
| Description: | Dentro de las tecnologías disponibles para generación de energía eléctrica y calor de proceso con plantas termosolares de captadores solares cilindroparabólicos (CCP), la opción más eficiente y económica es la generación directa de vapor (GDV). Sin embargo, la tecnología GDV ha llegado a presentar problemas de deformación de los tubos absorbedores y ruptura de la cubierta de vidrio. Esto a consecuencia de los fuertes gradientes azimutales de temperatura que ocurren en el tubo absorbedor por efecto de la distribución no uniforme del flujo de calor (DNUFC) alrededor del tubo (concentración solar) y por la presencia del patrón de flujo (PF) dryout en el interior del mismo, al final de la zona de evaporación. En la literatura no se han encontrado trabajos de modelado matemático del PF dryout para la GDV en CCP, bajo el enfoque del modelo a dos fluidos, que permitan predecir los gradientes térmicos en esta zona, bajo diferentes condiciones de operación y considerando DNUFC. La presente tesis tiene como objetivo principal el desarrollo de un simulador numérico para la modelación termohidráulica del flujo bifásico agua-vapor en el tubo absorbedor de un CCP para GDV, bajo la configuración del PF dryout, considerando una DNUFC. Para tal fin se acopló el modelo termohidráulico del PF dryout al modelo 2D de transferencia de calor en la pared del tubo absorbedor. Para ambos modelos, se aplicó la técnica numérica de diferencias finitas. Adicionalmente, se aplicó el método de separación de variables y el principio de superposición para obtener una solución analítica de la conducción de calor transitoria en 2D (𝑟,𝜑) en la pared del tubo absorbedor. Mediante la cual se validaron los resultados del modelo numérico de conducción de calor. El simulador desarrollado tiene la capacidad de modelar de manera confiable el comportamiento termohidráulico del PF dryout y también de predecir los campos tridimensionales de temperatura del absorbedor con una DNUFC. Los resultados obtenidos muestran que en la región dryout se presentan los mayores gradientes de temperatura en las direcciones azimutal y axial. De acuerdo al estudio paramétrico realizado, estos gradientes pueden ser todavía mayores en tubos absorbedores de conductividad térmica baja, o sujetos a condiciones de radiación solar directa alta u operando bajo otros parámetros que produzcan coeficientes de transferencia de calor por convección muy bajos. Finalmente, el simulador desarrollado también es capaz de predecir diversos patrones de flujo (anular, estratificado liso y ondulado, dryout y vapor sobrecalentado) |
| metadata.dc.type: | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Appears in Collections: | Tesis de Doctorado en Ingeniería Mecánica |
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