Subscribe to the gold package and get unlimited access to Shamra Academy
Register a new userModeling of Direct Steam Generation in Parabolic Trough Solar Collectors
نمذجة التوليد المباشر للبخار في المجمعات الشمسية ذات القطع المكافئ
1763
0 227
0
(
0
)
Created by
Shamra Editor
Ask ChatGPT about the research
تمت في هذا البحث دراسة عملية التوليد المباشر للبخار في المجمعات ذات القطع المكافئ للطاقة الشمسية المستخدمة بغرض توليد الطاقة الكهربائية. بنيت الدراسة على معادلات الجريان ثنائي الطور لدراسة انتقال الحرارة ضمن أنبوب المجمع ذو القطع المكافئ. بينت الدراسة إمكانية التوصل لنموذج فعال لدراسة الأداء لهذه الأنواع من المجمعات الشمسية مما يساعد على فهم آلية العمل في محطات الطاقة الفعلية و التوجه لدراسات أعمق نحو تطوير استراتيجيات التحكم بمحطات الطاقة الشمسية أو نحو الدمج مع محطات الطاقة الأخرى لتشكيل محطات طاقة هجينة.
The process of direct steam generation was studied in this work within a parabolic trough solar collector in order to generate electricity. The study was based on the equations of a two phase flow to study heat transfer in the collector's tube. The study showed a possibility to reach an effective model to study the performance of this type of solar collectors which will aid in the understanding of the working principle of power plants and to research further towards new control strategies of solar power plants or towards the hybridization with other types of power plants.
Artificial intelligence review:
Research summary
تناول البحث دراسة عملية التوليد المباشر للبخار في المجمعات الشمسية ذات القطع المكافئ المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربائية. اعتمدت الدراسة على معادلات الجريان ثنائي الطور لدراسة انتقال الحرارة داخل أنبوب المجمع. أظهرت النتائج إمكانية تطوير نموذج فعال لدراسة أداء هذه المجمعات الشمسية، مما يسهم في فهم آلية عمل محطات الطاقة الشمسية وتطوير استراتيجيات التحكم بها أو دمجها مع محطات الطاقة الأخرى لتشكيل محطات هجينة. تم تطوير برنامج حاسوبي في بيئة Matlab لمحاكاة أداء المجمعات الشمسية وفق الشروط التصميمية، وأظهرت النتائج توافقاً جيداً مع المعطيات المرجعية. كما تم إجراء دراسة بارامترية لتوضيح تأثير تغير شروط الدخل والضغط والإشعاع الشمسي على أداء المجمعات. خلص البحث إلى أن التوليد المباشر للبخار يمكن أن يحسن من كفاءة المجمعات ويقلل من التكاليف، لكنه يتطلب نظام تحكم معقد لمواجهة التحديات الناتجة عن الجريان ثنائي الطور.
Critical review
دراسة نقدية: يعتبر البحث خطوة مهمة نحو تحسين كفاءة محطات الطاقة الشمسية ذات القطع المكافئ من خلال التوليد المباشر للبخار. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى التحديات البيئية والاقتصادية المرتبطة بتطبيق هذه التقنية على نطاق واسع. ثانياً، كان من الممكن أن تكون الدراسة أكثر شمولية إذا تضمنت تجارب ميدانية إضافية لتأكيد نتائج المحاكاة. ثالثاً، يجب أن يتم التركيز بشكل أكبر على تطوير استراتيجيات التحكم للتعامل مع التحديات الناتجة عن الجريان ثنائي الطور، حيث أن النظام الحالي قد يواجه صعوبات في التطبيق العملي.
Questions related to the research
-
ما هي الفائدة الرئيسية من التوليد المباشر للبخار في المجمعات الشمسية ذات القطع المكافئ؟
الفائدة الرئيسية هي تحسين كفاءة المجمعات وتقليل التكاليف الإنشائية من خلال الاستغناء عن المبادلات الحرارية واستخدام البخار مباشرة في العنفات.
-
ما هي التحديات الرئيسية التي تواجه التوليد المباشر للبخار؟
التحديات الرئيسية تشمل التكلفة الزائدة لنظام التحكم وتعقيده، الناتجة عن طبيعة الجريان ثنائي الطور، بالإضافة إلى التدرجات الحرارية الكبيرة والإجهادات الحرارية العالية.
-
كيف تم التحقق من صحة النموذج الرياضي المستخدم في الدراسة؟
تم التحقق من صحة النموذج من خلال مقارنة نتائج المحاكاة مع المعطيات المرجعية التجريبية المتوافرة، وأظهرت النتائج توافقاً جيداً بينهما.
-
ما هي التوصيات المستقبلية التي قدمها البحث؟
أوصى البحث بتطوير النموذج الحالي واستراتيجيات التحكم، بالإضافة إلى دراسة محاكاة مشابهة للمحطات الهجينة التي تدمج بين المحطات التقليدية والشمسية.
References used
S. Kalogirou, "Solar Energy Engineering: Processes and Systems." Academic Press, 2009
A. Fernández-García, E. Zarza, L. Valenzuela, and M. Pérez, “Parabolic-trough solar collectors and their applications”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010
M. Eck and W.-D. Steinmann, “Direct Steam Generation in Parabolic Troughs: First Results of the DISS Project,” Journal of Solar Energy Engineering, 2002
rate research
Read More
Direct steam generation in parabolic trough collector (DSGPTC)
has had a great importance because of its thermoeconomic
advantages and many researches have be done in
this field. Due to that reason this paper studies the convection
heat transfer
from absorber tube of a PTC to all phases of
water (liquid water, wet steam and dry steam) along the
whole distance of fixed length of a DSG-PTC generates a high
temperature superheated steam (561 °C). All heat transfer
operations in PTC has been modelled and then the
convection' components which are; fluid temperature, tube
wall-fluid temperatures difference and heat transfer
coefficient have been analyzed in details at different
operation conditions such as inlet fluid pressure, direct solar
beam and mass flow.
The aim of current work is to develop a mathematical model designed by Rabl for
compound parabolic collector (CPC) using tubular receiver instead of the flat receiver. The
simulation was carried out for reflection of direct and indirect solar radia
tion incident on
the compound parabolic collector.
The equations were evaluated using analytical geometry for calculating the Cartesian
coordinates of the reflecting surface, then the falling and reflected rays on the detector
were calculated. A MATLAB program was developed to generate the data and print the
reflected rays through the use of 10000 rays at random position according to the random
Monte Carlo simulation for each angle of the rays. We found that the optimum value of
half acceptance angle is 35.
This investigation showed that the efficiency of compound parabolic collector
decreases with increasing the radius and length of receiver at the same inlet temperature of
working fluid. Also showed that the efficiency of compound parabolic collector with
tubular receiver is higher than collector with flat receiver at the same conditions.
Solar radiation which reaches the earth surface in Palmyra city has high rates, so we introduce this research to study the operation of a solar electric power plant with parabolic trough solar collector type. Electric power plants are usually designe
d to operate at nominal design power and flow rate, pressure, specific steam temperature. In this case the obtained efficiency is relatively high, but the real conditions in which the plant operates and supplies the electric grid, in addition to the climate variations during monthes and seasons, all lead to a deviation in power value from nominal value, so the plant operate at partial loads. We used the analytical method in this research to study the variation in power plant parameters as the steam turbine load changes. In other words, the study of main plant parameters variation due to variable partial loads. We calculated steam pressure variations through turbine stages and its effect on changing steam flow rate to the recovery water heaters. In addition, we calculated the amount of heat consumed through turbine unit, turbine unit efficiency, and the total efficiency of the power plant.
In this paper the use of parabolic trough solar field to rise feed
water temperature completely or partially according to
brightness of sun is studied, in this way steam bleeding could be
avoided variably. Results are analyzed according to Damascu
s
solar and climate data, efficiency is increased about 1.6 % and
power raised 6 %.
This research shows the necessity of building the solar electric generating system to provide a clean renewable energy and to meet people's needs of electrical energy at Peak-Load to keep a clean environment in Palmyra region. This paper concluded a
study of electric generating power plant with 30 MW capacity during day. A part of heat power collected in a solar field is stored in sensible thermal energy storage for covering Electrical Peak Load when the plant operates at night. This research showed the advantage of constructing the solar system with a Parabolic Trough in the solar
field. The amount of heat collected during months of the year is high and the hours operating at daytime were great. The building of solar-electric plant is valid technically and economically. This research performed a design of solar field and its Parameters using Computer Program (Language C++) and calculated the most important plant
performance during months of the year.
Log in to be able to interact and post comments
comments
Fetching comments
Sign in to be able to follow your search criteria
