Evaluación del comportamiento térmico de un tubo receptor de pared compuesta en sistemas de generación directa de vapor (GDV) Pubblico Deposited
En la búsqueda de alternativas para mejorar los procesos de generación directa de vapor (GDV) para su implementación en plantas termosolares, que operan con bajas eficiencias térmicas por las limitaciones en las temperaturas de operación en los fluidos de trabajo; una es aumentando la eficiencia del proceso, mediante la conversión del vapor sin la intervención de fluidos y equipos intermediarios. La evaluación del comportamiento térmico del tubo receptor de paredes compuestas permite analizar e identificar las regiones donde se presenta la deformación del receptor, que es de acero inoxidable, debido a las inestabilidades de flujo durante la transición de líquido a vapor; se propone establecer las mejores configuraciones de materiales conductor (Cobre) y no conductor de calor (Alúmina) en el tubo receptor, que reduzca las diferencias de temperaturas circunferenciales para mejorar el proceso de GDV. En este trabajo se realiza la evaluación del comportamiento térmico de un receptor de paredes compuestas durante la GDV en concentradores de canal parabólico, caracterizando una planta termosolar de GDV ubicada en el municipio de Mulegé, Baja California Sur, para el dimensionado del campo solar y del lazo de concentradores, la distribución de radiación no uniforme en la dirección axial e identificar las regiones de cada fase del fluido y sus propiedades en su trayectoria por el receptor. Se determina el perfil de temperatura mediante los balances de energía por conducción de calor en tres dimensiones (r, , z), en estado estacionario y transitorio; las condiciones de frontera establecen la influencia de la fase que se encuentra en contacto con la parte interna del tubo receptor. La simulación computacional realiza la variación de las proporciones de los materiales conductor y no conductor de calor en la pared del tubo receptor, para encontrar la composición de materiales óptima que minimice las diferencias de temperatura de temperatura circunferenciales. Los resultados obtenidos muestran que la incorporación de un tubo receptor de pared compuesta de cobre-alúmina, donde predomine la proporción de cobre, pueden lograr reducir hasta 32.7% la diferencia de temperaturas circunferencial en la pared del receptor, en un intervalo de 504 a 756 m, que presenta las mayores diferencias de temperatura durante la evaporación, que se encuentra en la zona de inestabilidad de flujo. Al incrementar la proporción de alúmina en la pared del receptor se tiene una variación en las condiciones de salida del fluido de trabajo hacia el bloque de potencia, reduciendo hasta 3° la temperatura y 0.52 bar la presión. La inestabilidad de flujo se reduce hasta un 4.4% cuando se incrementa la pared de alúmina e incrementando hasta 2.3% cuando se aumenta la proporción de cobre en la pared interna del receptor.
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