Modelo de transferencia de calor para concentradores solares con flujo bifásico

Autores/as

Palabras clave:

Fluido de trabajo, agua, concentrador solar fresnel, eficiencia térmica

Resumen

En este trabajo se desarrolla un modelo matemático dinámico de la transferencia de calor a través del tubo absorbedor de un concentrador solar Fresnel, que emplea como fluido de trabajo agua. Se considera que el agua cambia de fase a medida que fluye a través del tubo absorbedor, dando lugar a una región monofásica y una región bifásica. El modelo es validado con datos experimentales, publicados en la literatura, y se analiza la eficiencia térmica en función del recurso solar en este concentrador.

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Biografía del autor/a

Ricardo Isaac Cázares-Ramírez, Universidad Autónoma Metropolitana

Es profesor de la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa y miembro del Sistema Nacional de Investigadores.

Sergio Quezada-García, Universidad Nacional Autónoma de México

Es profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores desde enero de 2018.

Marco Antonio Polo-Labarrios, Universidad Nacional Autónoma de México

Se ha desempeñado como Profesor e Investigador en la Universidad Autónoma Metropolitana (unidades Iztapalapa y Cuajimalpa) y en la Universidad Iberoamericana. Actualmente es profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México y pertenece al Sistema Nacional de Investigadores desde enero de 2018.

Heriberto Sánchez-Mora, Instituto Politécnico Nacional

Se graduó de la licenciatura en Ingeniería en Energía por la Universidad Autónoma de Metropolitana unidad Iztapalapa, y obtuvo sus estudios de maestría en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Actualmente estudia el Doctorado en Ciencias Fisicomatemáticas en el Instituto Politécnico Nacional.

Citas

S.F. Moosavian, D. Borzuei, A. Ahmadi, Energy, exergy, environmental and economic analysis of the parabolic solar collector with life cycle assessment for different climate conditions, Renew. Energy. 165 (2021) 301–320. doi:10.1016/J.RENENE.2020.11.036.

S.K. Sansaniwal, V. Sharma, J. Mathur, Energy and exergy analyses of various typical solar energy applications: A comprehensive review, Renew. Sustain. Energy Rev. 82 (2018) 1576–1601. https://doi.org/10.1016/J.RSER.2017.07.003.

A. Raheem, W. Siddique, Z.H. Farooqui, T. Salameh, I. Haq, K. Waheed, K. Qureshi, Performance evaluation of adding Helical-screw Tape Inserts in Parabolic Solar Trough Collectors as a Source of Cleaner Energy Production, J. Clean. Prod. 297 (2021) 126628.

P.P. Dutta, S.S. Begum, H. Jangid, A.P. Goswami, T. Doley, M. Bardalai, P.P. Dutta, Modeling and performance evaluation of a small solar parabolic trough collector (PTC) for possible purification of drained water, Mater. Today Proc. (2021). doi:https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2021.04.489.

B. Mohseni-Gharyehsafa, J.A. Esfahani, K.C. Kim, H. Ouerdane, Soft computing analysis of thermohydraulic enhancement using twisted tapes in a flat-plate solar collector: Sensitivity analysis and multi-objective optimization, J. Clean. Prod. 314 (2021) 127947.

H. Weldekidan, V. Strezov, R. Li, T. Kan, G. Town, R. Kumar, J. He, G. Flamant, Distribution of solar pyrolysis products and product gas composition produced from agricultural residues and animal wastes at different operating parameters, Renew. Energy. 151 (2020) 1102–1109.

X. Xu, K. Vignarooban, B. Xu, K. Hsu, A.M. Kannan, Prospects and problems of concentrating solar power technologies for power generation in the desert regions, Renew. Sustain. Energy Rev. 53 (2016) 1106–1131. doi:10.1016/J.RSER.2015.09.015.

R. Pal Kumar, K.R. Kumar, Investigations of thermo-hydrodynamics, structural stability, and thermal energy storage for direct steam generation in parabolic trough solar collector: A comprehensive review, J. Clean. Prod. 311 (2021) 127550. doi:10.1016/J.JCLEPRO.2021.127550.

S. Thappa, A. Chauhan, Y. Anand, S. Anand, Analytical comparison of two distinct receiver tubes of a parabolic trough solar collector system for thermal application, Mater. Today Proc. 28 (2020) 2212–2217.

A. Najafi, A. Jafarian, A. Arabkoohsar, A thorough three-dimensional simulation of steam generating solar parabolic trough collectors, a benchmark of various methods’ accuracy, Sustain. Energy Technol. Assessments. 47 (2021) 101456. doi:10.1016/J.SETA.2021.101456.

S.E. Ghasemi, A.A. Ranjbar, Effect of using nanofluids on efficiency of parabolic trough collectors in solar thermal electric power plants, Int. J. Hydrogen Energy. 42 (2017) 21626–21634. doi:10.1016/J.IJHYDENE.2017.07.087.

M. Siavashi, M. Vahabzadeh Bozorg, M.H. Toosi, A numerical analysis of the effects of nanofluid and porous media utilization on the performance of parabolic trough solar collectors, Sustain. Energy Technol. Assessments. 45 (2021) 101179. doi:10.1016/J.SETA.2021.101179.

R. Kumar Pal, K. Ravi Kumar, Two-fluid modeling of direct steam generation in the receiver of parabolic trough solar collector with non-uniform heat flux, Energy. 226 (2021) 120308. doi:10.1016/J.ENERGY.2021.120308.

A. Kumar, A. Kumar Tiwari, Z. Said, A comprehensive review analysis on advances of evacuated tube solar collector using nanofluids and PCM, Assessments. 47 (2021) 101417.

N.E. Todreas, M.S. Kazimi, Nuclear Systems I: Thermal Hydraulic Fundamentals, Hemisphere Publishing Corporation, USA, 1990.

J.C. Chen, A Correlation for Boiling Heat Transfer or Saturated Fluids in Convective Flow, ASME Pap. 63-HT-34. (1963).

R.W. Lockhart, R.. Martinelli, Proposed correlation of data for isothermal two-phase, two component flow in pipes, Chem. Eng. Prog. 45 (1949) 39–48.

D.K. Edwards, V.E. Denny, A.F. Mills, CHAPTER VI Transfer Processes, 2nd ed., Washington, D.C, 2008. doi:10.1016/s0074-6142(08)60507-0.

B.S. Pethukov, Heat Transfer and friction in turbulent pipe flow with variable physical properties, Adv. Heat Transf. 6 (1970) 504–564.

F.W. Dittus, L.M.K. Boelter, Heat Transfer in Automobile Radiators of the Tubular Type, Int. Commun. Heat Mass Transf. 12 (1985) 3–22.

C.F. Colebrook, Turbulent flow in Pipes, with Particular Reference to the Transition between the Smooth and Rough Pipes Laws, J. Inst. Civ. Eng. London. 11 (1939) 133–156.

S.E. Haaland, Simple and Explicit Formulas for the Friction Factor in Turbulent Pipe Flow, J. Fluids Eng. (1983) 89–90.

R.B. Bird, W.E. Stewart, E.N. Lightfoot, Transport Phenomena, Wiley, 1924.

W.H. McAdams, W.K. Woods, L.C. Heroman, Vaporization inside horizontal tubes - II: Benzene-oil mixture, Trans. ASME. 64 (1942) 193–200.

S. V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Mc Graw Hill Book Company, New York, 1980.

S.S. Sahoo, S. Singh, R. Banerjee, Steady state hydrothermal analysis of the absorber tubes used in Linear Fresnel Reflector solar thermal system, Solar Energy, Sol. Energy. 87 (2013) 84–95.

S.S. Sahoo, S. Singh, R. Banerjee, Thermal hydraulic simulation of absorber tubes in linear Fresnel reflector solar thermal system using RELAP, Renew. Energy2. 86 (2016) 507–516.

INEL, RELAP5/MOD3 code manual: Code structure, system models, and solution methods. Volume 1, Nuclear Regulatory Commission, Washington, DC (United States), 1995.

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Publicado

29-07-2022

Cómo citar

Cázares-Ramírez, R. I., Quezada-García, S., Polo-Labarrios, M. A., & Sánchez-Mora, H. (2022). Modelo de transferencia de calor para concentradores solares con flujo bifásico. Ingenierias, 25(93), 34–46. Recuperado a partir de https://ingenierias.uanl.mx/index.php/i/article/view/73