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Título: Modelación y simulación del cambio de fase dentro del receptor de un colector lineal de Fresnel que usa agua para producir calor de proceso
Autor: Cuji Coello, Darwin German
Palabras clave: AGUA
CAÍDA DE PRESIÓN
DISTRIBUCIÓN DE FLUJO
Fecha de publicación: 22-mar-2021
Editorial: Quito, 2021.
Citación: Cuji Coello, D. G. (2021). Modelación y simulación del cambio de fase dentro del receptor de un colector lineal de Fresnel que usa agua para producir calor de proceso. 116 hojas. Quito : EPN.
Resumen: The present work aims to develop a simple tool capable of modeling the phase change of wáter in the absorbing tube of a Fresnel solar collector. The computational tool was developed using Python programming language. The control volume is the water flow that is subdivided into three regions: subcooled, saturated, and superheated. The hydrodynamic model was developed under correlations to know the pressure drop. The thermal model considers a uniform heat flux on the external surface of the tube, no heat losses, and correlations to know the internal heat transfer coefficient. Additionally, the model allows knowing the distribution of the flow pattern along the pipe through an evaporative flow map. The coupled model allows knowing the pressure drop, the bulk temperature of the fluid at the outlet, internal heat transfer coefficient, and flow distribution by solving the differential equations conservation of momentum and energy in steady-state through the implicit Euler method backward. The model was validated by comparing it with research found in the literature review. Finally, the computational tool was tested through a parametric study where the input conditions (pressure, temperature and mass flux), and boundary conditions (heat flux) were varied, determining that for a pressure of 2 MPA and a heat flux of 15 kW, 60.3% pressure is lost at the outlet.
Descripción: El presente trabajo tiene como objetivo el desarrollo de una herramienta simple capaz de modelar el cambio de fase del agua en el tubo absorbedor de un colector solar Fresnel, La herramienta computacional fue elaborada en lenguaje de programación Python. El volumen de control es el agua que se subdivide en tres regiones: subenfriado, saturado y sobrecalentado. El modelo hidrodinámico se desarrolló bajo correlaciones para conocer la caída de presión. El modelo térmico está basado en la suposición de un flujo de calor uniforme sobre la superficie externa del tubo, sin pérdidas de calor, y correlaciones para conocer el coeficiente de transferencia de calor interno. Adicionalmente, el modelo permite conocer la distribución del patrón de flujo a lo largo de la tubería por medio de un mapa de flujo evaporativo. El modelo acoplado permite conocer la caída de presión, temperatura media del fluido a la salida del tubo, coeficiente de transferencia de calor interno, y distribución del flujo al resolver las ecuaciones diferenciales de momento y energía en estado estable por medio del método implícito de Euler hacia atrás. El modelo fue validado comparándolo con investigaciones encontrada en la revisión bibliográfica. Finalmente, se probó la herramienta computacional mediante un estudio paramétrico en donde se variaron las condiciones de entrada (presión, temperatura y flujo másico) y de borde (flujo de calor), llegando a determinar que para una presión de 2 MPa y un flujo de 15 kW, se pierde un 60.3% de presión a la salida del tubo.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21516
Tipo: bachelorThesis
Aparece en las colecciones:Tesis Mecánica (IM)

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