Revista de ciencia de la energía nuclear y tecnología de generación de energía

Simulación de transferencia de calor en calentadores solares de aire con un absorbedor de aire cóncavo

BA Abdukarimov* y AA Kuchkarov

En este artículo se describe en términos generales un nuevo tipo de calentador solar de aire tubular de alta eficiencia energética que funciona con energía solar, incluso de fuentes de energía renovables, que se considera relevante en la actualidad. Además, en la cámara de trabajo del calentador solar de aire se utilizó la variante óptima de conductos de aire cóncavos, que tiene la propiedad de acelerar el proceso de intercambio de calor, se creó un modelo matemático y se resolvió mediante métodos numéricos. Como resultado del estudio, se estudió la distribución longitudinal del calor y el caudal.

El objetivo del artículo es determinar los parámetros de funcionamiento del dispositivo, así como resolver los problemas de búsqueda de la velocidad óptima al ingresar a la tubería. En la cámara de trabajo del dispositivo se realizó un análisis del movimiento del aire y la aparición de un vórtice dentro de las tuberías cóncavas.

Para desarrollar un modelo matemático de la distribución longitudinal de calor y velocidad en cada tubo de aire de este calentador solar de aire tubular cóncavo, se utilizaron las ecuaciones de Navier Stokes promediadas por Reynolds (del inglés RANS (Reynolds–averaged Navier-Stokes)). Para cerrar la ecuación RANS se utilizó el modelo de turbulencia de Spalart Allmares. Para resolver las ecuaciones diferenciales de Reynolds y Spalart Allmares para los términos convectivos se utilizó el esquema contra flujo de AA Samarisky, y para el término de difusión se utilizó el esquema de separaciones centrales. Para la aproximación por diferencias de las ecuaciones iniciales se utilizó el método del volumen de control, y la relación entre velocidades y presión se halló mediante el procedimiento SIMPLE (SemiImplicit Method for Pressure Linked Equations).