Estudio numérico de la generación de entropía en receptores solares de cavidad

Abstract

El incremento de la población, el agotamiento de los combustibles fósiles y la preocupación medioambiental han orillado a la humanidad a la búsqueda de fuentes alternativas de energía, como la energía solar. El aprovechamiento de la energía solar, al igual que cualquier otra forma de energía, involucra de manera intrínseca generación de entropía, es decir, perdidas o desperdicios de energía ocasionados por irreversibilidades dentro del sistema. En este trabajo se realizaron estudios para analizar las irreversibilidades asociadas con la transferencia de calor por los mecanismos de conducción, convección y radiación dentro de una cavidad abierta con dominio extendido y diferentes ángulos de inclinación con el objetivo de simular la generación de entropía o irreversibilidades dentro de un receptor solar de cavidad. Para la obtención de los resultados, se escribió un código en FORTRAN 90/95 y se utilizó el método de volumen finito para La discretización de las ecuaciones de transporte del sistema; los términos convectivos fueron tratados con el esquema hibrido y se utilizó el algoritmo SIMPLE para el acoplamiento de la presión con el resto de las ecuaciones. Los factores de vista fueron obtenidos con el método de cuerdas cruzados de Hottel y la ecuación de transferencia radiativa fue resuelta con el método de Radiosidad-lrradiancia. Los resultados fueron presentados mediante graficas obtenidas utilizando el software TECPLOT. Los resultados indicaron una fuerte dependencia entre la generación de entropía y el ángulo de inclinación de la cavidad, así como una relación directa entre el número de Rayleigh y el gradiente de temperatura adimensional con la generación de entropía. Además, se determine que existe una influencia importante del intercambio radiative en la generación de entropía dentro de la cavidad.