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Parámetros geométricos y ópticos



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Parámetros geométricos y ópticos

Valor

Longitud de un módulo (m)

4.06

Número de filas de espejos primarios

11

Anchura total del campo de espejos (m)

7.5

Ancho de un espejo (m)

0.5

Altura del receptor sobre el campo de espejos (m)

4

Reflectividad de los espejos primarios

95%

Receptor SCHOTT PTR 70 con una emitancia térmica a 380ºC:

9%

Absortancia solar directa

95%

Tabla 1. Parámetros Geométricos y Ópticos del Colector Fresnel LF-11


Para el análisis anual es necesario realizar una caracterización óptica y térmica del colector Fresnel utilizado, extrayendo correlaciones sencillas en función de la posición del sol y de las condiciones ambiente en cada instante determinado.
Para caracterizar desde el punto de vista óptico el colector Fresnel LF-11, se ha obtenido una matriz que calcula el valor de la concentración en el plano medio del tubo receptor, en función de la posición relativa del sol respecto del colector (ángulos de incidencia longitudinal y transversal). En la Fig. 2 se ha hecho una representación gráfica de dicha matriz, en la que se puede observar que los valores máximos de concentración sobre el plano (60 aproximadamente) son inferiores a los que se suelen utilizar para producción de electricidad.

Fig.2. Concentración en el plano medio del receptor para el colector Fresnel LF-11
Los valores de concentración que aparecen en la Fig. 2 han sido obtenidos mediante un programa de trazado de rayos propio, que ya ha sido explicado y validado en otros trabajos (Abbas et alt., 2012, 2013). A partir de dichos valores, es inmediato calcular la concentración sobre el perímetro del tubo, simplemente hay que dividir por un factor π.
La caracterización térmica de cada receptor (evacuado y no-evacuado) se ha realizado mediante un modelo de resistencias térmicas. A partir de las simulaciones realizadas con dicho modelo se han obtenido las siguientes regresiones lineales, tanto para receptor no-evacuado como para receptor evacuado, Ecs. (1) y (2):
(1)

(2)

En las ecuaciones anteriores, vwind (m/s) es la velocidad del viento, ΔT (ºC) es la diferencia de temperatura entre la pared del tubo absorbedor y el ambiente, y qi (W/m2) es el flujo concentrado sobre el tubo absorbedor, afectado por la reflectividad de los espejos primarios y del CPC. Estas ecuaciones han sido correctamente validadas en (Montes et alt., 2017a).


Una vez realizada la caracterización óptica y térmica, se puede proceder a la simulación anual de lazos de CLF para calor de proceso, tal y como se explica en el apartado siguiente.
CONDICIONES DE CONTORNO PARA EL PUNTO DE DISEÑO Y SIMULACIÓN ANUAL
Como paso previo a la simulación anual, es necesario establecer las características principales de las plantas que se van a analizar. Estas características deben fijarse en el punto de diseño, que en este caso es: 12:00 hora solar, 21 de junio, Túnez (latitud=33°53'12.9'' N; longitud=9°32'15'' E).
Dentro de los posibles fluidos utilizados para calor de proceso, se han elegido aceite sintético (VP1) y agua presurizada. El aceite se suele emplear a temperaturas más altas que el agua. Puesto que las Ecs. (1) y (2) no dependen del fluido térmico, al ser función de la temperatura del tubo, para cubrir un rango de temperaturas y de casos analizados amplio, se han supuesto saltos térmicos en el campo solar de 50ºC y diferentes para el aceite y para el agua. Para cada uno de los casos se ha calculado la longitud de lazo y el caudal másico de fluido en las condiciones de diseño, siempre para el caso evacuado. En la tabla 2 se resumen dichos cálculos.





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