Numerical investigation of flow and heat transfer in a volumetric solar receiver

گیرنده های خورشیدی حجمی در نیروگاه های خورشیدی برای تبدیل پرتوهای متمرکز خورشیدی به حرارت حرارت بالا برای استفاده از موتور حرارتی استفاده می شوند. به طور کلی، مواد متخلخل با درجه حرارت بالا برای این منظور استفاده می شود. از آنجا که هندسه حفره برای عملکرد کارایی گیرنده اهمیت دارد، فعالیت های تحقیق و توسعه فعلی بر روی بهینه سازی این مقدار تمرکز می کنند. در این مطالعه اثر تغییرات هندسی جزئی این مولفه در توزیع و کارایی آن با هدف بهبود کلی بررسی شده است. تجزیه و تحلیل عددی از انتقال جرم و گرما از طریق گیرنده انجام شده است. گیرنده مورد بررسی یک ساختار لانه زنبوری اکسترود شده ساخته شده از سیلیکون کاربید بود. علاوه بر این، آزمایش های تجربی انجام شده است. در این آزمایشات، نمونه گیرنده انتخاب شده به تابش متمرکز شده است. از این آزمایشات داده های بهره وری از خورشید به حرارت گرفته شده است که می تواند با داده های محاسبه شده مقایسه شود. دو مدل عددی توسعه یافته اند. یکی از هندسه واقعی کانال (مدل کانال تک کانال) استفاده می کند، یکی دیگر از گیرنده ها را متوازن متخلخل می داند که توسط ویژگی های همگن شده مانند نفوذ پذیری و هدایت مؤثر حرارت توصیف می شود. پارامترهای تجربی مانند متوسط ​​شار حرارت خورشیدی و جریان جرم در مدل ها به عنوان شرایط مرزی مورد توجه قرار گرفتند. مقادیر مختلف مانند دمای متوسط ​​خروجی هوا، توزیع دما و بازده خورشیدی به حرارتی برای مقایسه استفاده شد. مکاتبات بین نتایج تجربی و عددی هر دو مدل عددی، توانایی رویکردهای مطالعات بیشتر را تأیید می کند.