شبیه‌سازی عددی جوشش در سیستم تولید مستقیم بخار در یک کلکتور خورشیدی سهموی با بهره‌گیری از مدل دوفازی همگن

Abstract

نقطه عطف در نیروگاه‌های خورشیدی از نوع سهموی خطی، استفاده از سیستم‌های تولید مستقیم بخار می‌باشد. در این نوع سیستم‌ها به علت وجود سیال آب بعنوان سیال انتقال حرارت، شاهد افزایش دمای کاری می‌باشیم. در نیروگاه‌ با تکنولوژی تولید مستقیم بخار (DSG)، انرژی خورشید مستقیما به لوله که سیال آب در آن جریان دارد، برخورد می‌کند. عدم کنترل جریان سیال در بخش جوشش منجر به رسیدن شار حرارتی سیال به شار حرارتی بحرانی می‌شود. نکته مهم طراحی در این نوع نیروگاه‌ها، نقطه بحرانی (با شار حرارتی بحرانی) می‌باشد که موجب وقوع مشکلات عدیده‌ای از جمله تنش‌‌های حرارتی در جاذب‌های خورشیدی می‌شود. بنابراین بررسی فرآیند جوشش در جاذب این نیروگاه‌ها دارای اهمیت فراوان می‌باشد. در این تحقیق برای شبیه‌سازی عددی جوشش مدل دوفازی همگن معرفی شده است. در مرحله اول یک مدل اپتیکی برای بازتابنده مدل‌سازی شده است. در مرحله بعد معادلات انتقال حرارت برای جذب‌کننده تابش و انتقال حرارت داخل لوله شبیه‌سازی شده است و در نهایت تغییرات دمای دیواره وآب در امتداد لوله مورد بررسی قرار گرفته است. برای تعیین مکان و مقدار شار بحرانی از روش LUT کمک گرفته شده است. در مدل‌سازی انجام‌شده کیفیت بخار، دمای دیواره و سیال و نقطه شار حرارتی بحرانی برای مقادیر مختلف فشار و دبی جرمی به‌دست آمده است و راندمان سیستم تعیین شده است. در ادامه عملکرد سیستم برای تابش‌های مختلف (که معادل شرایط اقلیمی متفاوت می‌باشد) مورد بررسی قرار گرفته است.