بررسی عددی عملکرد کلکتور سهموی در نیروگاه حرارتی خورشیدی سهموی خطی با تولید مستقیم بخار

Abstract

در این مقاله یک کلکتور نیروگاه خورشیدی که کلکتورهای آن از نوع سهموی خطی می¬باشد و سیال عامل درون لوله جاذب آب است ، مدلسازی شده¬است. آب به صورت مایع سرد وارد لوله جاذب شده و توسط کلکتورهای سهموی خطی که انرژی تابشی خورشید را دریافت کرده¬اند گرم می¬شود. پس از طی مسافتی آب به¬صورت مایع اشباع درآمده و با صرف انرژی به¬حالت بخار اشباع می¬رسد که این اقدام در حین عبور آب دوفاز از لوله جاذب انجام می¬شود و در یک طول مشخص بخار اشباع بوجود می¬آید. پس از آن انرژی تابشی خورشید صرف تبدیل بخار اشباع به بخار فوق گرم و یا بخار سوپرهیت می-گردد. بنابرین آب به صورت مایع مادون سرد وارد لوله جاذب شده و طی سه مرحله بخار فوق گرم را از لوله جاذب خارج می¬کند. طول کل لوله 600 متر درنظر گرفته شده¬است. لذا با مشخص کردن دمای ورودی آب به لوله جاذب می¬توان دمای خروجی را محاسبه نمود که بدیهی است با تغییر دمای ورودی، دمای خروجی نیز تغییر می¬کند. آب درون لوله جاذب، آب تحت فشار می¬باشد و فشار آن در درون لوله جاذب 10.7 مگاپاسکال است که با یک نمونه واقعی مطابقت دارد. معادلات حاکم بر مسئله با توجه به قانون بقای جرم و بقای انرژی حل شده¬اند. در نهایت مشخص می¬گردد که با افزایش شدت تابش خورشیدی، در صورت تغییر ندادن سایر پارامترها، دمای خروجی سیال افزایش می¬یابد. همچنین با افزایش دبی جرمی، دمای خروجی سیال کاهش می¬یابد. به¬طور مثال با در نظر گرفتن دمای ورودی سیال برابر با 473 کلوین و شدت تابش خورشیدی برابر 900 وات بر متر مربع و دبی جرمی 8.0 برای سیال عامل ، دمای خروجی سیال 863 کلوین بدست می¬آید. یک راهکار برای افزایش دمای خروجی از کلکتور در ساعاتی که شدت تابش خورشید کمتر است، کاهش دبی جرمی سیال عامل می¬باشد. افزایش دمای ورودی نیز هرچند باعث افزایش دمای خروجی سیال می¬شود اما درصورت افزایش دمای ورودی، افت به محیط افزایش یافته و کارایی پایین می¬آید.