Resumen de Estudio teórico-experimental de la transferencia de calor en absorbedores solares volumétricos: estados críticos
En la Tesis Doctoral se presentan resultados tanto teóricos como experimentales de la transferencia de calor en absorbedores solares volumétricos, prestando especial atención a la posible aparición de estados críticos caracterizados por la presencia de regiones del material a temperaturas muy elevadas que pueden causar daños en su estructura. Los absorbedores solares volumétricos constituyen la base de una de las tecnologías más prometedoras para aprovechar la energía solar en centrales termosolares de torre. El receptor consiste de un elemento poroso que recibe la radiación solar, concentrada en la torre por un campo de helióstatos, esta radiación es absorbida en la región frontal y se transfiere por conducción al aire que se impulsa a través del poroso. Se alcanzan así temperaturas superiores a los 800 C en la corriente de aire que permiten su uso como fuente térmica en una turbina de vapor. Para analizar el comportamiento de estos receptores, se ha implementado un diseño experimental en el laboratorio que simula el comportamiento de un receptor a escala y se han llevado a cabo varias campañas de medidas en la Plataforma Solar de Almería en receptores a escala real. Además, se ha desarrollado un modelo teórico simplificado para un absorbedor en forma de canales que permite establecer la distribución de temperatura axial tanto en el material poroso como en la corriente de aire en función de la potencia solar absorbida, del flujo de aire y de la estructura y propiedades térmicas del material poroso. Complementariamente, se han realizado simulaciones numéricas de este tipo de receptores haciendo uso de códigos comerciales de dinámica de fluidos computacional. La combinación de medidas experimentales, modelos teóricos y simulaciones numéricas ha permitido describir el comportamiento térmico de estos receptores, mostrando que los absorbedores volumétricos de canales mantienen un flujo global de aire estable pero con grandes diferencias de velocidad entre unas zonas y otras que dan lugar a considerables gradientes de temperatura transversales, pudiendo en algunos casos alcanzarse localmente temperaturas elevadas que causan el deterioro del material. Por último, se presenta un estudio paramétrico realizado en la Plataforma Solar de Energía para analizar la influencia de los parámetros geométricos del absorbedor (longitud del poroso, densidad de celdas y espesor de las paredes) sobre su eficiencia para captar y transferir la energía solar al fluido de transferencia.
