Análisis termo-hidráulico de captadores solares cilindroparabólicos para generación directa de vapor con RELAP5

Loreto Valenzuela, Jacobo Saynes, Sara L. Moya

Resumen


Este trabajo presenta un estudio termo-hidráulico numérico de una fila tipo de captadores solares cilindroparabólicos (CCP) para generación directa de vapor (GDV), que opera en la configuración “un solo paso” (once-through). El estudio se realizó mediante el simulador RELAP5/MOD3. La fila de CCP considerada consta de 10 unidades, con una longitud total de 1 000 m. El estudio de la fila incluye un análisis del comportamiento del sistema bajo condiciones nominales (70 bar y 723 K), y un análisis de sensibilidad a variables de funcionamiento y parámetros de diseño, como temperatura del agua de alimentación, distribución perimetral de radiación solar concentrada en la pared exterior del tubo absorbedor, y diámetro interior y material del tubo absorbedor. Se encontró una relación directa entre el incremento de la temperatura de alimentación y el desplazamiento de las regiones de evaporación y sobrecalentamiento; este desplazamiento es de 22 m para los saltos de temperatura considerados, permaneciendo constante la longitud de la región de evaporación, puesto que ni el caudal de agua de alimentación ni la radiación solar directa se modificaron para este tipo de análisis. El perfil perimetral de radiación solar concentrada en el tubo absorbedor afecta de manera importante tanto en los coeficientes de transferencia de calor convectivos como en la ubicación de las zonas de transición precalentamiento/ evaporación y evaporación/sobrecalentamiento, en especial para la segunda de ellas, con un desfasamiento de hasta 18 m. En cuanto al efecto del diámetro interno del tubo absorbedor, se determinó que el número de patrones de flujo es menor cuando el diámetro interior es mayor, con independencia del espesor de pared o material del tubo. El material del tubo absorberdor, acero inoxidable 316Ti y acero ferrítico A355 P22 afecta en particular el comportamiento transitorio del flujo y las diferencias máximas de temperatura en la sección transversal de la pared del tubo absorbedor, siendo dichas diferencias más altas cuando el absorbedor está fabricado en acero inoxidable.


Palabras clave


captadores solares cilindroparabólicos, generación directa de vapor, estudio termo-hidráulico

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