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Título: Diseño óptico y térmico de un disco parabólico de concentración solar para tratamientos térmicos a escala de laboratorio.
Autor: Morales Segura, Steven Andrés
Palabras clave: BALANCE DE ENERGÍA
ÁNGULO DE DISPERSIÓN
Fecha de publicación: 17-mar-2021
Editorial: Quito, 2022
Citación: Morales Segura, S.A. (2022). Diseño óptico y térmico de un disco parabólico de concentración solar para tratamientos térmicos a escala de laboratorio. 83 hojas. Quito : EPN.
Resumen: The objective of this work is to carry out the optical and thermal design of a parabolic dish solar concentrator at laboratory scale, as an alternative to the use of conventional ovens during the academic practices of the laboratory and to promote the development of new solar technologies that until now have not been relevant in the country. The optical design was carried out using the Solstice software for optical simulation that implements the Monte-Carlo Ray Tracing method, which was executed using Python code. The thermal design was carried out through an energy balance in the receiver taking into account some considerations that simplified the calculation and the resolution of this iterative system was automated in Python. Optimum dispersion angles for receiver size calculation were determined in a range of 1.75 to 8 mrad slope error of the reflecting surface. Using data from a clear sky model, estimated full day working temperatures were calculated for machined steel, commercial aluminum and Pyromark 2500 high temperature black paint. Three case studies were proposed: 2 meter parabolic dish diameter with 5 mrad slope error, 1 meter diameter parabolic dish with 5 mrad slope error and 1 meter diameter parabolic dish with 8 mrad slope error.
Descripción: Este trabajo tiene como objetivo realizar el diseño óptico y térmico de un concentrador solar de disco parabólico a escala de laboratorio, como una alternativa al uso de hornos convencionales durante las prácticas académicas del laboratorio y para fomentar el desarrollo de nuevas tecnologías solares que hasta el momento no han sido relevantes en el país. El diseño óptico se realizó mediante el software de simulación óptica Solstice que implementa el método Monte-Carlo Ray Tracing, el cual se lo ejecutó mediante código en Python. El diseño térmico se realizó mediante un balance de energía en el receptor, tomando en cuenta algunas consideraciones que simplificaron el cálculo y se automatizó la resolución de este sistema iterativo a través de código en Python. Se determinaron los ángulos de dispersión óptimos para el cálculo del tamaño del receptor en un rango de 1.75 a 8 mrad de slope error de la superficie reflectora. Utilizando los datos de un modelo de cielo despejado (clear sky), se calcularon las temperaturas estimadas de trabajo en un día completo para el acero maquinado, aluminio comercial y pintura negra para alta temperatura Pyromark 2500. Se plantearon 3 casos de estudio: un disco parabólico de 2 metros de diámetro con 5 mrad de slope error, un disco parabólico de 1 metro de diámetro con 5 mrad de slope error y un disco parabólico de 1 metro de diámetro con 8 mrad de slope error.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22270
Tipo: bachelorThesis
Aparece en las colecciones:Tesis Mecánica (IM)

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