Artigo - Atena Editora

Artigo

Baixe agora

Livros

Influencia en el ranurado interno de un tubo receptor sobre la generación directa de vapor, deformación y esfuerzos térmicos

Este estudio se centra en el análisis de una estrategia pasiva mediante el uso de ranuras, con el objetivo de atenuar los gradientes térmicos presentes en los tubos receptores solares estándar, lisos, y de esta manera, mejorar su estabilidad estructural. La investigación comprende la comparación entre dos tubos: uno liso, de tipo convencional, y otro ranurado. Estos tubos son representativos de los receptores tubulares externos empleados en sistemas de torre central, que operan mediante la generación directa de vapor (DSG), bajo una concentración solar no uniforme, alcanzando un valor máximo de 0.93 MW/m2. Además, se analiza un flujo másico subenfriado de 0.678 kg/s a 472 K y una presión de 4.5 MPa. La comparativa abarca los campos de temperatura, gradientes térmicos en la pared del tubo, estados de subenfriamiento y sobrecalentamiento, detección del punto de inicio de la ebullición nucleada y de la generación neta de vapor, así como las deformaciones y esfuerzos térmicos para cada sistema. Los resultados revelan que el tubo ranurado consigue una reducción significativa tanto en los gradientes térmicos como en la temperatura máxima, logrando disminuciones del 27% y 130 K, respectivamente; los esfuerzos térmicos se reducen en un 33%, las caídas de presión en un 20%, y se mantiene la calidad del vapor en la salida (11%). Se concluye que las ranuras, dispuestas estratégicamente en el interior del tubo, ofrecen una solución viable para operar el receptor tubular con mayor seguridad estructural y eficiencia térmica, sin comprometer la generación de vapor. Esto contribuye al aumento de la durabilidad de estas tecnologías solares.
Ler mais

Influencia en el ranurado interno de un tubo receptor sobre la generación directa de vapor, deformación y esfuerzos térmicos

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.5022429053

  • Palavras-chave: Tubo ranurado, Receptor tubular, Torre solar, Generación directa de vapor, Estrés térmico, Deformación

  • Keywords: Grooved tube, Tubular receiver, Solar tower, Direct steam generation, Thermal stress, Deformation

  • Abstract: This study focuses on the analysis of a passive strategy through the use of grooves, aimed at mitigating the thermal gradients present in standard, smooth solar receiver tubes, thereby improving their structural stability. The research involves a comparison between two tubes: one smooth, of conventional type, and another grooved. These tubes are representative of the external tubular receivers used in central tower systems, which operate through direct steam generation (DSG), under non-uniform solar concentration, reaching a maximum value of 0.93 MW/m². Additionally, a subcooled mass flow of 0.678 kg/s at 472 K and a pressure of 4.5 MPa are analyzed. The comparison encompasses temperature fields, thermal gradients in the tube wall, states of subcooling and superheating, detection of the onset of nucleate boiling and net vapor generation, as well as deformations and thermal stresses for each system. The results reveal that the grooved tube achieves a significant reduction in both thermal gradients and maximum temperature, with decreases of 27% and 130 K, respectively; thermal stresses are reduced by 33%, pressure drops by 20%, and the quality of the vapor at the outlet is maintained (11%). It is concluded that grooves, strategically placed inside the tube, offer a viable solution for operating the tubular receiver with greater structural safety and thermal efficiency, without compromising steam generation. This contributes to the increased durability of these solar technologies.

  • Victor Manuel Maytorena Soria
  • S. Moreno
  • R.L. Duran
  • J.F. Hinojosa
Fale conosco Whatsapp