Berechnung der Streueigenschaften von absorbierenden rotationsellipsoidischen Partikeln unter Verwendung der geometrischen Optik.

Abstract

Bei der Entwicklung von Konzepten von Solarturm-Kraftwerken gelangte man zu der Erkenntnis, dass durch die Bereitstellung von Prozesswaerme auf hohem Temperaturniveau das Sonnenenergieangebot effizienter ausgenutzt werden kann als durch die Erzeugung elektrischer Energie. Aus materialtechnischen und exergetischen Gruenden empfiehlt es sich, die dazu notwendigen Prozesse wie die Absorption der konzentrierten Solarstrahlung, die Umwandlung in Waermeenergie und deren Uebertragung an ein Fluid an jeweils derselben Stelle ablaufen zu lassen. Bei diesen neuartigen direkt absorbierenden Receivern ist also im Gegensatz zu den Konventionellen Rohrabsorbern keine Waermeleitung beteiligt. Als fortschrittlichste Waermetauschkonzept wird derzeit die Direkteinkopplung der Solarstrahlung in ein Partikel-Gasgemisch angesehen. Experimentelle Untersuchungen ueber das Absorptionsverhalten von Partikel-Gasgemischen durch die Sandia National Laboratories haben 1986 bereits gezeigt, dass einige Partikel besonders gut fuer den Einsatz in Teilchenabsorbern geeignet sind. Um Aussagen ueber den Beitrag dieser Partikel zur Energiewandlung machen zu koennen, werden deren Reflexions- bzw. Absorptionseigenschaften benoetigt. Diese sind noch nicht bekannt. Es wird eine Formel hergeleitet, die das Streuverhalten durch Reflexion an der Oberflaeche von diesen rotationsellipsoidischen Partikeln beschreibt. Die Herleitung erfolgt mit der geometrischen Optik, da die Abmessungen der Partikel um vieles groesser als die Wellenlaenge Lambda des Lichts sind.