تأثیر طراحی مبدل‌حرارتی مدارچاپی هیبریدی بر عملکرد نیروگاه انرژی خورشیدی متمرکز: تحلیل ترموهیدرولیکی

Abstract

این پژوهش عملکرد ترموهیدرولیکی مبدل‌حرارتی مدارچاپی هیبریدی مجهز به محرک‌های توربولانسی حفره‌ای را در نیروگاه‌ انرژی خورشیدی متمرکز نسل سوم بررسی می‌کند. با استفاده از نمک مذاب کلرایدی (MgCl₂/NaCl/KCl) و دی‌اکسیدکربن فوق‌بحرانی به عنوان سیال‌های انتقال حرارت، یک مدل عددی سه-‌بعدی توسعه داده شد تا سه نوع جدیدی از محرک‌های توربولانسی حفره‌ای (کروی، مخروطی ناقص و مثلثی روبه‌بالا) تحلیل شوند. نتایج نشان داد که حفرۀ مخروطی ناقص با ایجاد گردابه‌های قوی‌تر، بهبود در انتقال حرارت و کاهش افت فشار، بهترین عملکرد ترموهیدرولیکی را ارائه می‌دهد. این برتری، ناشی از توزیع بهینه جریان، پخش گردابه‌های قوی‌تر، جدایش و اتصال مجدد جریان داخل حفره می‌باشد. یافته‌های این تحقیق راهکاری عملی برای افزایش راندمان نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز در دماهای بالای ۷۰۰ درجۀ سانتی‌گراد از طریق بهینه‌سازی هندسی کانال‌های مبدل‌حرارتی با محرک‌های توربولانسی ارائه می‌کند، که میتواند چالش‌های سیستم‌های ذخیره‌سازی حرارتی و بلوک قدرت را در این نیروگاه‌ها برطرف سازد.