Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Weiterentwicklung von solaren Partikelreceivern
Birgit Gobereit
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Birgit Gobereit, Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Weiterentwicklung von solaren Partikelreceivern (2015), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832594633
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Beschreibung / Abstract
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung eines solaren Partikelreceivers. Beim Partikelreceiver handelt es sich um ein Konzept zur Absorption konzentrierter solarer Strahlung mit Hilfe von Feststoffpartikeln. Zunächst wird der aktuelle Stand der Wissenschaft und Technik beleuchtet. Es werden verschiedene Konzepte für Partikelreceiver beschrieben und anhand festgelegter Kriterien bewertet.
Der Fallfilmreceiver, bei dem die Absorption der konzentrierten Solarstrahlung in einem Vorhang aus fallenden Partikeln erfolgt, ist vielversprechend für die großtechnische Stromerzeugung.
Der aktuelle Stand der Technik bezüglich der Modellierung von Fallfilmreceivern wird vorgestellt. Die theoretischen Grundlagen für die Modellierung werden erläutert. Modellparameter und Modellierungsansätze für den Fallfilmreceiver werden diskutiert.
Zur Validierung des Teilmodells für die Partikelbewegung wurden Experimente an einem Fallturm durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse werden vorgestellt und mit den Ergebnissen der Simulation verglichen. Für andere Teile des Modells werden Berechnungen zur Verifikation durchgeführt.
Ergebnisse der Simulationsrechnung mit dem Gesamtmodell werden diskutiert. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für zukünftige Forschungsschwerpunkte abgeleitet.
Der Fallfilmreceiver, bei dem die Absorption der konzentrierten Solarstrahlung in einem Vorhang aus fallenden Partikeln erfolgt, ist vielversprechend für die großtechnische Stromerzeugung.
Der aktuelle Stand der Technik bezüglich der Modellierung von Fallfilmreceivern wird vorgestellt. Die theoretischen Grundlagen für die Modellierung werden erläutert. Modellparameter und Modellierungsansätze für den Fallfilmreceiver werden diskutiert.
Zur Validierung des Teilmodells für die Partikelbewegung wurden Experimente an einem Fallturm durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse werden vorgestellt und mit den Ergebnissen der Simulation verglichen. Für andere Teile des Modells werden Berechnungen zur Verifikation durchgeführt.
Ergebnisse der Simulationsrechnung mit dem Gesamtmodell werden diskutiert. Aus den Ergebnissen werden Empfehlungen für zukünftige Forschungsschwerpunkte abgeleitet.
Inhaltsverzeichnis
- BEGINN
- 1 Einleitung
- 2 Stand der Technik
- 2.1 Kriterien für die Bewertung
- 2.2 Konzepte für Partikelreceiver
- 2.3 Zusammenfassung und Bewertung der Konzepte
- 3 Modellierung eines Fallfilmreceivers
- 3.1 Aktuelle Arbeiten zur Modellierung eins Fallfilmreceivers
- 3.2 Theoretische Grundlagen der Modellierung
- 3.3 Modellierung des Face-Down-Fallfilm-Receivers
- 4 Verifizierung und Validierung der Modelle
- 4.1 Validierung an experimentellen Daten aus der Literatur
- 4.2 Experimentelle Untersuchungen am Fallturm
- 4.3 Einfluss der Temperatur auf die Fallbewegung
- 4.4 Verifizierung der Modelle für die Wärmeübertragung
- 4.5 Vergleich mit Matlab-Modell
- 5 Simulationsergebnisse
- 5.1 Wirkungsgrade und relative Verluste
- 5.2 Auswirkung der Erhöhung des spezifischen Partikelmassenstroms
- 5.3 Analyse lokaler Größen
- 5.4 Sensitivität auf Variation der Absorptivität der Partikeln
- 5.5 Sensitivität auf Variation der thermischen Absorptivität der Wand
- 5.6 Sensitivität auf Variation des Partikeldurchmessers
- 5.7 Vorwärmung der Partikeln
- 5.8 Untersuchungen zum Windeinfluss
- 5.9 Sensitivität auf Variation der thermischen Absorptivität der Wand
- 5.10 Sensitivität auf Variation der solaren Absorptivität der Wand
- 6 Zusammenfassung
- Literaturverzeichnis