Modelización y Simulación Computacional de Acumuladores de Calor de Lecho de Piedras para Aplicaciones Solares Térmicas

Abstract

El objetivo del presente trabajo es analizar la influencia de distintos parámetros sobre el comportamiento termo-energético de un acumulador de calor de lecho de piedras mediante el desarrollo de una herramienta computacional basada en el modelo matemático de Schumann. Partiendo de los balances locales de energía se obtuvieron las ecuaciones algebraicas y diferenciales que describen la distribución de temperaturas en su interior y las cantidades de energía acumulada y extraída del lecho. Estas ecuaciones fueron discretizadas y transformadas en algoritmos computacionales con los que se desarrolló el software PETRA y se evaluó la influencia del tipo de roca, la longitud del acumulador y el sentido de giro del ventilador sobre la energía extraíble del acumulador. Se evaluó también la diferencia de presión a lo largo del lecho. Los resultados indican que se puede extraer más energía del acumulador utilizando un ventilador de sentido de giro inversible, resultando mayor la eficiencia global del sistema colector-acumulador.

The aim of this paper is to analyze the influence of different parameters on the thermo-energetic behaviour of a heat storage packed bed through the development of a computational tool based on the mathematical model of Schumann. Starting from the local energy balances, algebraic and differential equations that describe the temperature distribution inside it and the amounts of energy stored and extracted from the bed were obtained. These equations were discretized and transformed into computational algorithms with which the PETRA software was developed and the influence of rock type, bed length and the direction of rotation of the fan on the extractable energy from the accumulator were evaluated. The pressure difference along the bed was also evaluated. The results indicate that more energy can be extracted from the accumulator using an invertible rotation fan, being higher the overall efficiency of the collector-accumulator system.