Analisis termofluidomecanico de absorbedores volumetricos de porosidad gradual con mallas metálicasestudio experimental a escala de laboratorio y desarrollo de un modelo de no equilibrio térmico local

Resumen

El crecimiento de la población y del consumo de energía está generando un modelo de desarrollo energético y medioambiental poco sostenible. Por ello, esta tesis trata de contribuir a la l+D+i de una de las energías renovables con más potencial competitivo, la energía solar térmica, concretamente en los sistemas de receptor central. El objetivo general de este trabajo es optimizar el uso de absorbedores volumétricos a través del estudio de nuevas configuraciones de porosidad variable, experimental y numéricamente. Para ello, esta tesis se divide en tres grandes bloques: 1) Una introducción y una rigurosa descripción del estado del arte de la tecnología desde donde establecer el punto de partida de la investigación y fas potenciales mejoras de la tecnología. 2) Un estudio experimental en el que se describe la instalación diseñada y desarrollada para la realización de los ensayos de absorbedores volumétricos de porosidad homogénea y heterogénea, junto con los principales resultados obtenidos. Se concluye comparando los mejores absorbedores con los absorbedores de referencia, SOLAIR y TSA 3) Un estudio numérico, basado en el desarrollo de un modelo homogéneo equivalente en estado de no.equilibrio térmico local para estudiar el perfil de temperatura de la fase fluida y de la matriz sólida. En primer lugar se realiza una descripción de las ecuaciones necesarias para resolver un modelo homogéneo equivalente, en el que dominan la transferencia de calor por convección y por radiación. A continuación se definen las variables necesarias para resolver el modelo, detallándose la geometría, el mallado del dominio, los modelos físicos implementados y las condiciones iniciales y de contorno. Posteriormente, se presenta un estudio paramétrico de los distintos absorbedores ensayados experimentalmente, evaluando, para unas condiciones de entrada homogéneas, la influencia teórica de la porosidad, y la composición geométrica de absorbedores con distintas propiedades. Finalmente, se valida el modelo numérico desarrollado comparando los resultados simulados con los datos experimentales obtenidos previamente. La validación se lleva a cabo con datos de mallas de una única porosidad o porosidad homogénea y con datos experimentales de doble y triple porosidad.