Wärmeübertragung im Inneren des Rohrs einer Parabolrinnen-Solaranlage

Derzeit werden Technologien zur Stromerzeugung durch thermische Energieumwandlung stark nachgefragt; eine kostengünstige Investition ist die konzentrierte Solarenergieanlage mit eingebauten Rinnenkollektor-Komponenten. Ziel dieser Arbeit ist es, eine neuartige thermische Studie des Absorber/Empfänger-Rundrohrs eines Parabolrinnen-Solarkollektorsystems für laminare und turbulente (k- -Modell) Flüssigkeitsströmung zu präsentieren. Mit Hilfe der CFD-Software ANSYS FLUENT wird eine zweidimensionale numerische Simulation der verbesserten Strömung und der Wärmeübertragung von Luft im PTC-Receiverrohr durchgeführt. Sowohl in der laminaren als auch in der turbulenten Strömung zeigen die Ergebnisse signifikante Verbesserungen bei der Wärmeübertragung, der Geschwindigkeit und dem Temperaturabfall. Außerdem wird das Muster der Temperaturverteilung über dem Rohrabsorber dargestellt und Geschwindigkeitsvektoren, Druck- und Temperaturkonturen werden analysiert. Der Geschwindigkeitsabfall steigt und der Druckabfall sinkt mit zunehmendem Abstand entlang der Mittellinie zum Auslass des Sammelrohrs. Die Auswirkung eines zunehmenden Wärmestroms in Richtung Rohrwand wird dargestellt; er bewirkt einen Anstieg der Wandtemperatur (von 350 auf 390 K bei laminarer Strömung und von 310 auf 325 K bei turbulenter Strömung).