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Advanced two phase flow model for transient molten salt receiver system simulation

Schwager, Christian und Flesch, Robert und Schwarzbözl, Peter und Herrmann, Ulf und Boura, Cristiano (2022) Advanced two phase flow model for transient molten salt receiver system simulation. Solar Energy, Seiten 362-375. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2021.12.065. ISSN 0038-092X.

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Kurzfassung

In order to realistically predict and optimize the actual performance of a concentrating solar power (CSP) plant sophisticated simulation models and methods are required. This paper presents a detailed dynamic simulation model for a Molten Salt Solar Tower (MST) system, which is capable of simulating transient operation including detailed startup and shutdown procedures including drainage and refill. For appropriate representation of the transient behavior of the receiver as well as replication of local bulk and surface temperatures a discretized receiver model based on a novel homogeneous two-phase (2P) flow modelling approach is implemented in Modelica Dymola®. This allows for reasonable representation of the very different hydraulic and thermal properties of molten salt versus air as well as the transition between both. This dynamic 2P receiver model is embedded in a comprehensive one-dimensional model of a commercial scale MST system and coupled with a transient receiver flux density distribution from raytracing based heliostat field simulation. This enables for detailed process prediction with reasonable computational effort, while providing data such as local salt film and wall temperatures, realistic control behavior as well as net performance of the overall system. Besides a model description, this paper presents some results of a validation as well as the simulation of a complete startup procedure. Finally, a study on numerical simulation performance and grid dependencies is presented and discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148252/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Advanced two phase flow model for transient molten salt receiver system simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwager, ChristianAachen University of Applied Sciences Solar-Institute Jülich, Heinrich-Mußmann Str. 5, 52428 Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Flesch, RobertRobert.Flesch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2725-8039NICHT SPEZIFIZIERT
Schwarzbözl, PeterPeter.Schwarzboezl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9339-7884NICHT SPEZIFIZIERT
Herrmann, UlfSolar-Institut JülichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boura, CristianoSolar Institut Jülich (SIJ)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:11 Januar 2022
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.solener.2021.12.065
Seitenbereich:Seiten 362-375
Verlag:Elsevier
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:solar thermal power, concentrated solar power, molten salt receiver, dynamic process model
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HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
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DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Intelligenter Betrieb
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Solare Kraftwerktechnik
Hinterlegt von: Schwarzbözl, Peter
Hinterlegt am:24 Jan 2022 09:11
Letzte Änderung:11 Jan 2023 03:00

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