Análisis térmico de un receptor de radiación solar para un Sistema de Energía Solar Concentrada (CSP), aplicando dinámica de fluidos computacional - Sánchez Sanabria, José Andrés 1991-; Bustamante Román, Mauricio José 1985- (San Pedro de Montes de Oca, San José, Costa Rica, 2020)
Este estudio comprende el diseño y análisis de un receptor de radiación solar concentrada para su integración en un sistema de digestión anaeróbica termofílica. Estudios previos demuestran un aumento de la eficiencia de biodigestores con el acople de colectores solares, formando sistemas híbridos de recursos de energía renovable. El objetivo de este estudio fue integrar, por medio de un ciclo termodinámico de Rankine, los receptores solares al biodigestor. La primera etapa de la investigación fue el diseño de los principales componentes de un receptor de radiación solar concentrada focal, a partir de un absorbedor disponible. Los elementos que se diseñaron fueron el sistema aislante, cámara de protección, vidrio térmico y concentrador parabólico secundario, considerando simplicidad en la geometría y materiales apropiados. La segunda etapa fue la evaluación dinámica y térmica del fluido en estado estable del receptor diseñado, por medio del uso de la herramienta de dinámica de fluidos computacional ANSYS Fluent. Se realizó la optimización del dominio discretizado, considerando como variable de análisis la temperatura de salida del fluido de trabajo. El análisis de sensibilidad indica que es posible utilizar mallados con menor cantidad de elementos, obteniendo resultados con variación menores del 2%. Se evaluaron cuatro casos distintos: I) 0,12 g/s de aire seco y flujo de calor de 30 000 W/m2, II) 0,60 g/s de aire seco y flujo de calor de 70 000 W/m2, III) 5 g/s de aceite sintético Dowtherm A y flujo de calor de 200 000 W/m2 y IV) 10 g/s de aceite sintético Dowtherm A y flujo de calor de 300 000 W/m2, todos con un coeficiente de transferencia de calor por convección natural constante de 10 W/m2 K. Con estas condiciones de frontera se evaluaron modelos de turbulencia, cumpliendo con cuatro parámetros de convergencia, y las limitaciones de materiales desde el punto...
Tesis (licenciatura en ingeniería agrícola y de biosistemas)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería de Biosistema, 2020
Keywords: MAQUINAS SOLARES -- DISEÑO Y CONSTRUCCION; RADIACION SOLAR -- SUMINISTRO DE ENERGIA; ANALISIS TERMICO; DINAMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL; TERMODINAMICA -- EVALUACION