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Assessment of a Falling Solid Particle Receiver with Numerical Simulation

Gobereit, Birgit und Amsbeck, Lars und Buck, Reiner und Pitz-Paal, Robert und Röger, Marc und Müller-Steinhagen, Hans (2015) Assessment of a Falling Solid Particle Receiver with Numerical Simulation. Solar Energy, 2015 (115), Seiten 505-517. Elsevier. doi: 10.1016/j.solener.2015.03.013. ISSN 0038-092X.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
880kB

Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X15001310#

Kurzfassung

An advanced computational fluid dynamics (CFD) model was developed which allows detailed analysis of a direct absorption falling particle receiver with horizontal aperture (face down) for a solar tower plant. The CFD model includes all relevant effects: movement of the particle curtain and the air, solar radiation, thermal radiation transfer, mechanical and thermal interactions between the particles, the air and the walls and conduction through the walls. These are spatially resolved in three dimensions for the complete receiver including the surrounding air. The coupled equations for thermal radiation, conduction and convective heat transfer are solved iteratively. First results are compared with previous simulations with a simple Matlab model and the differences due to the improvements in the simulations are discussed. The receiver efficiency was determined to be 83% at the design point (400 MW solar input) using a single drop (no recirculation) to heat the particles from 300 °C to 800 °C. In contrast, by separating the circumferential particle curtain into 4 parts and recirculating the particles 3 times through all the sections in series the receiver efficiency increases to more than 92%. This is due to lower reflection losses from the higher particle mass flow and therefore higher opacity of the particle curtain. Wind effects have been studied for the cylindrical face down receiver for the 100% load case with only one recirculation. For 15 m/s horizontal wind speed the receiver efficiency reduces from 89% to 84%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/96068/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Assessment of a Falling Solid Particle Receiver with Numerical Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gobereit, BirgitBirgit.Gobereit (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1952-9209NICHT SPEZIFIZIERT
Amsbeck, Larslars.amsbeck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Buck, Reinerreiner.buck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pitz-Paal, Robertrobert.pitz-paal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3542-3391NICHT SPEZIFIZIERT
Röger, MarcMarc.Roeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0618-4253NICHT SPEZIFIZIERT
Müller-Steinhagen, HansTechnische Universität Dresden, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 März 2015
Erschienen in:Solar Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:2015
DOI:10.1016/j.solener.2015.03.013
Seitenbereich:Seiten 505-517
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Elsevier Ltd.
ISSN:0038-092X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Concentrated solar power (CSP); Solid particle receiver; Direct absorption; Numerical fluid dynamics simulation
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Erneuerbare Energie
HGF - Programmthema:Konzentrierende Solarsysteme (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SF - Solarforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Punktfokussierende Systeme (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Punktfokussierende Systeme
Hinterlegt von: Uhlig, Tamara
Hinterlegt am:25 Mai 2015 10:37
Letzte Änderung:27 Nov 2023 12:58

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