Bestimmung der thermischen Verluste von offenen volumetrischen Luftreceivern unter Berücksichtigung von Wärmestrahlung und Konvektion mit Hilfe numerischer Simulation

2014 
In dieser Arbeit wird beschrieben, wie sich mit Hilfe des Open Source Codes Open-FOAM die thermischen Verluste durch Konvektion und Strahlung von offenen volumetrischen Receivern uber numerische Simulation bestimmen lassen und sich ein Wirkungsgrad fur die Receiver ableiten lasst. Neben dem thermischen Wirkungsgrad werden ebenfalls zwei Methoden zur Bestimmung der Ruckfuhrrate dargestellt. Zur Durchfuhrung der Simulation wurde der Open Source Code um verschiedene Randbedingungen und ein optimiertes Modell zur Berechnung der Einstrahlzahlen erweitert. Simuliert wurden drei verschiedene Testfalle, fur welche exemplarisch jeweils die Verluste und der Wirkungsgrad bestimmt wurden. Die Testfalle dienen der Uberprufung des geanderten Strahlungsmodells und der entwickelten Randbedingungen. Fur die Berechnung der Einstrahlzahlen wurden verschiedene Methoden miteinander verglichen und eine einfache Linienintegration als genaueste Methode identifiziert und implementiert. Weiterhin werden verschiedene Probleme bei der Einstrahlzahlberechnung im Zusammenhang mit der Agglomerierung in OpenFOAM und der Sichtbarkeitsprufung diskutiert. Die implementierten Randbedingungen bilden unter anderem das Verhalten von adiabaten Wanden ab, die Warme an die Luft abgeben und am Strahlungsaustausch teilnehmen. Fur die Absorberflache erfordert die Simulation eine zusatzliche Strahlungstemperatur Trad neben der Stromungstemperatur T einzufuhren. Das Strahlungsmodell und der Stromungsloser wurden entsprechend angepasst. Die Oberflachentemperatur Trad der Absorberflache wird mit Hilfe eines Kennfelds berechnet, welches das physikalische Verhalten der Kanale der HITREC-Struktur abbildet. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass sich mit dem optimierten Strahlungsmodell die Einstrahlzahlen und damit die Strahlungsverluste wesentlich genauer bestimmen lassen und dass es zusammen mit den implementierten Randbedingungen moglich ist die thermischen Verluste fur offene volumetrische Receiver zu bestimmen. Neben den thermischen Verlusten konnte auch die Ruckfuhrrate bestimmt werden.
    • Correction
    • Source
    • Cite
    • Save
    • Machine Reading By IdeaReader
    0
    References
    0
    Citations
    NaN
    KQI
    []