Dissertação

Transient analysis of an open-cell foam volumetric receiver EVALUATED

A energia solar com concentração tem vindo a destacar-se como uma alternativa para produção de eletricidade. Neste setor, as torres solares demonstram maior potencial, devido à grande capacidade de armazenamento e concentração. Contudo, esta tecnologia implica investimentos elevados, o que torna crucial a análise e melhoramento do seu desempenho. Este trabalho tem como principal objectivo a optimização do funcionamento de um recetor volumétrico, com espuma cerâmica de célula aberta, através de simulações numéricas. Para tal, desenvolveu-se um modelo de transferência de calor que permite a simulação do comportamento do recetor no regime transiente. De referir que foi assumida uma representação unidimensional do modelo, pois as dimensões transversais são muito maiores que a dimensão longitudinal do fluxo. Relativamente ao método radiativo, foi aplicada a aproximação de dois fluxos para simplificar a equação de transferência radiativa. Com a otimização, foi possível estimar uma eficiência máxima de 39.2 % para uma central elétrica, com uma irradiância incidente de 1000 kW.m⁻² e um caudal mássico de 0.71 kg.s⁻¹. Adicionalmente, constatou-se que das características inerentes ao recetor, a porosidade apresenta o maior impacto no perfil de temperaturas. Quanto à evolução da temperatura em regime transiente, foi realizada uma análise do tempo necessário para se atingir o equilíbrio térmico. As simulações revelaram que o tempo de equilíbrio é altamente dependente do caudal mássico. Por fim, na análise do regime transiente, foram identificadas tensões mecânicas de origem térmica que podem causar danos ao recetor. Assim, estratégias para prevenir estes danos são discutidas.
Energia solar com concentração, Recetor volumétrico, Espuma cerâmica de célula aberta, Modelo de transferência de calor, Aproximação de dois fluxos, Regime transiente.

Novembro 28, 2019, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Luís Filipe Moreira Mendes

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

João Pereira Cardoso

Laboratório Nacional de Energia e Geologia - LNEG

Especialista