Modelação de recetores solares térmicos volumétricos de matriz sólida com base em modelos de ordem reduzida

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvido, validado e testado um modelo numérico 1D de recetores solares térmicos de matriz sólida para avaliar a sua eficiência, considerando diferentes características geométricas e várias condições de funcionamento. O modelo desenvolvido baseia-se na divisão do recetor em secções e na aplicação da equação de conservação da energia na forma integral em regime transiente, sendo modelados os processos de propagação e absorção da radiação solar, de transferência de calor no sólido e entre o sólido e o fluido e as perdas de calor para o ambiente. Foram analisados elementos recetores de cerâmica SiC com diferentes porosidades, diâmetro de poros, profundidades e velocidade do fluido à entrada. Concluiu-se que as características geométricas têm impacto nos perfis de temperatura, mas dependendo da profundidade, não alteram significativamente a temperatura à saída. Foi possível comprovar eficiências térmicas acima dos 82% e simular a fase transiente no perfil de temperatura do sólido; Abstract: Modeling of solid matrix volumetric thermal solar receivers based on reduced order models In this work, a 1D numerical model of solid matrix thermal solar receivers was developed, validated and tested to evaluate its efficiency, considering different geometric characteristics and various operating conditions. The model developed is based on dividing the receiver into sections and using the energy conservation equation in integral form for transient regime, including modeling the processes of propagation and absorption of solar radiation, of heat transfer in the solid and between the solid. and fluid and the heat losses to the environment. Receiver elements made of SiC ceramic with different porosities, pore diameters, depths and inlet fluid velocity were analyzed. It was found that the geometric characteristics have an impact on the temperature profiles but, depending on the depth, do not significantly alter the exit temperature. It was possible to verify thermal efficiencies above 82% and to simulate the transient phase in the temperature profile of the solid.