Balance Energetico A Un Colector Cilindro Parabolico [PDF]

Zitiervorschau

BALANCE ENERGÉTICO A UN COLECTOR CILINDRO PARABÓLICO

D. Jonathan Ruano Azúa

2021

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ÍNDICE 1

OBJETIVO

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ENUNCIADO

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2.1

Dibujar el esquema que refleje el funcionamiento del colector.

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2.2

Calcular la energía solar incidente sobre el colector, Qsolar.

4

2.3

Calcular el calor útil en el colector

4

2.4

Calcular el rendimiento global del colector

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2.5 Calcular el rendimiento óptico pico del colector, en el caso en que el colector cuente con las siguientes prestaciones: 5 2.6 Indicar el origen de las pérdidas asociadas a los parámetros indicados en el apartado 2.5 5 3

BIBLIOGRAFIA

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OBJETIVO

El objetivo de esta actividad es poder realizar un esquema que refleje el funcionamiento de un colector cilindro parabólico CCP, realizar un balance energético en un colector cilindro parabólico CCP, calcular diversos parámetros asociados al balance. Identificar el origen de pérdidas ópticas en el colector. 2

ENUNCIADO Para la siguiente actividad hay que determinar en una instalación solar, se cuenta

con un colector cilindro parabólico con las siguientes características y condiciones de trabajo. •

Longitud del colector: 100 m

•

Apertura del colector: 5.2 m

•

Irradiancia solar directa: 800 W/m2

•

Ángulo de incidencia: 20º

•

Caudal del fluido de transferencia de calor (HTF) que circula por el interior del colector: 6.7 kg/s

•

Condiciones del HTF a la entrada al colector: 290ºC; Entalpía: 555.8 kJ/kg

•

Condiciones del HTF a la salida al colector: 307ºC; Entalpía: 596.5 kJ/kg

2.1 Dibujar el esquema que refleje el funcionamiento del colector.

La siguiente gráfica es el esquema de una central eléctrica solar con colectores cilindro parabólicos.

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En la gráfica se puede observar que los colectores son concentradores de energía, donde transforman la radiación solar directa en energía térmica, como consecuencia del calentamiento del fluido que pasa por los colectores. Se llega a alcanzar altas temperaturas, que es aprovechada en el evaporador para producir vapor, al aumentar la presión se lleva a la turbina, dado que está conectado con un alternador se puede generar electricidad.

2.2 Calcular la energía solar incidente sobre el colector, Qsolar. Para calcular la energía solar incidente sobre un colector cilindro parabólico hay que utilizar la siguiente ecuación 𝑄𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 = A * l * cos Ɵ Teniendo en cuenta que tenemos la longitud del colector y la apertura; al multiplicarlo tenemos un área de 520 m 2 𝑄𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 = 520 * 800 * cos (20) 𝑄𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 = 390912,13 W

2.3 Calcular el calor útil en el colector Para calcular el QÚtil, necesitamos la entalpía de entrada y de salida. De la siguiente expresión tenemos: 𝑄Ú𝑡𝑖𝑙 = Qm * (hsal - hent) 4

𝑄Ú𝑡𝑖𝑙 = 6,7 * (596,5 – 555,8) * 1000 𝑄Ú𝑡𝑖𝑙 = 272690 W

2.4 Calcular el rendimiento global del colector Para calcular el ȠGlobal, necesitamos el QÚtil y el QSolar. De la siguiente ecuación tenemos: ȠGlobal =

𝑄Ú𝑡𝑖𝑙 =

𝑄Ú𝑡𝑖𝑙 𝑄𝑆𝑜𝑙𝑎𝑟

272690 390912.13

= 0,697

2.5 Calcular el rendimiento óptico pico del colector, en el caso en que el colector cuente con las siguientes prestaciones: El rendimiento óptico pico de un colector cilindro parabólico se define como el producto de cuatro factores.

•

Reflectancia de los espejos (𝜌): 92%

•

Transmitancia del tubo absorbedor (r): 94%

•

Absortancia de la superficie selectiva del tubo absorbedor (α): 95%

•

Factor de interceptación (γ): 94% ȠOpt.Pico = 𝜌 ∗ 𝑟 ∗ α ∗ γ = 0,92 ∗ 0,94 ∗ 0,95 ∗ 0,94 = 0,772

Tiene en cuenta todas las pérdidas ópticas que tienen lugar en el colector cuando el ángulo de incidencia es 0º. Un valor típico del rendimiento óptico es del 78 %, por lo que nuestro resultado se acerca a lo expuesto.

2.6 Indicar el origen de las pérdidas asociadas a los parámetros indicados en el apartado 2.5

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Considerando que los valor de reflectancia (𝜌), Transmitancia (r), Absortancia (α)𝑒 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (γ), se encuentran entre valores normales, se podría decir que estas pérdidas están consideradas normales y que podrían estar influidas por el ensuciamiento de los espejos, o pequeños errores en el seguimiento del colector.

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BIBLIOGRAFIA [0] Documentación aportada sobre el módulo de Energía Térmica y Termoeléctrica. [1] Universidad Politécnica de Madrid PFC (upm.es)

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