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Numerical and Experimental Investigation of a Multiple Air Jet Cooling System for Application in a Solar Thermal Receiver

Röger, Marc und Buck, Reiner und Müller-Steinhagen, Hans (2005) Numerical and Experimental Investigation of a Multiple Air Jet Cooling System for Application in a Solar Thermal Receiver. Journal of Heat Transfer, 127 (8), Seiten 863-876. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.1928910. ISSN 0022-1481.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1115/1.1928910

Kurzfassung

The transparent quartz glass window of a high temperature solar receiver (1000°C air outlet temperature, 15bars) has to be protected from overheating. The window is an axially symmetric part that can be approximated by a hemisphere with a cylindrical extension (diameter 0.31m height 0.42m 0.42m). The cooling is accomplished by impinging several air jets onto the concave window surface. Due to concentrated solar radiation, the air supply nozzles can only be installed at the circumference of the cylindrical extension. Symmetric configurations with six or nine nozzles, equally distributed around the window circumference, are examined. A second configuration generates a swirl in the window cavity by inclining the nozzles. In a third, asymmetric configuration, only nozzles on one side are simultaneously charged with mass flow, while a spatial homogenization of heat transfer is reached by periodically modulating the air flows with time. Computational fluid dynamics (CFD) calculations and laboratory measurements of the heat transfer have been carried out. In the performed 3-D simulations, the realizable k-ε model, the k-ω model, and the SST-k-ω model are compared. For measuring the heat transfer coefficient, a periodic-transient measurement technique with high spatial resolution is used. For the application of cooling of the solar receiver window, the jet cooling system with periodically modulated air flows is identified as the best solution.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/105350/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Numerical and Experimental Investigation of a Multiple Air Jet Cooling System for Application in a Solar Thermal Receiver
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Röger, MarcMarc.Roeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0618-4253NICHT SPEZIFIZIERT
Buck, ReinerReiner.Buck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Müller-Steinhagen, HansInstitut für Thermodynamik und Wärmetechnik, Universität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2005
Erschienen in:Journal of Heat Transfer
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:127
DOI:10.1115/1.1928910
Seitenbereich:Seiten 863-876
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0022-1481
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solar Thermal Electricity, Solar Receiver, External Window Cooling, Air Jet Cooling of a Concave Surface, Modulated Air Jets, CFD, Numerical Simulation, Heat Transfer, Jet Cooling, Impingement Cooling
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende solarthermische Technologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SF - Solarforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Einfluss von Wüstenbedingungen (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Kruschinski, Anja
Hinterlegt am:05 Sep 2016 12:57
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:22

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