Estudio numérico de la transferencia de calor en un receptor de placa plana de un sistema termosolar de torre central

Abstract

En el año 2015 se llevó a cabo la Conferencia de las Partes 21 (COP21) donde asistieron representantes de los países integrantes de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC). Como resultado de esta conferencia surgió el Acuerdo de Paris, el cual busca que todos los países tengan como causa común combatir el cambio climático. Una de las alternativas que ayudarán a alcanzar la meta establecida en el Acuerdo de Paris, son las tecnologías de concentración solar térmica (CST, por sus siglas en inglés), las cuales se basan en concentrar la radiación proveniente del sol mediante dispositivos ópticos para su aprovechamiento. Dentro de las instalaciones del Campo Experimental de Torre Central (CEToC), existe un dispositivo de medición de flujo de calor concentrado que utiliza la técnica de calorimetría de agua fría, el cual cuenta con un modelo numérico para validar las estimaciones teóricas de las mediciones de provistas por uno o varios heliostatos, sin embargo, el modelo numérico no cuenta con la definición de una condición de frontera constante no uniforme. En el presente trabajo se realizó un estudio numérico de la transferencia de calor del receptor-calorímetro del CEToC con el software de dinámica de fluidos computacional comercial Ansys Fluent, en el cual, a través de un análisis de imagen de la distribución de calor obtenida mediante experimentación, se estableció una condición de frontera que asemeje dicha distribución, con lo cual se mejoró la predicción numérica del modelo. Como resultado de esta investigación, se obtuvo una menor diferencia respecto a los resultados experimentales conforme se aumenta el número de Reynolds y el número de Rayleigh, de la misma manera, en el análisis para 7 y 1 heliostatos se tuvo una diferencia absoluta global de 0.42%, y 0.17%, respectivamente.