Title: Design and simulation of a solar tower cavity receiver with "solar salt" as heat transfer fluid
Other Titles: Auslegung und Simulation eines Flüssigsalz Kavitäts-Receivers für ein Solarturm-Demokraftwerk
Language: English
Authors: Panzer, Lukas 
Qualification level: Diploma
Advisor: Haider, Markus 
Issue Date: 2015
Number of Pages: 74
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Dank der hervorragenden thermischen Speicherfähigkeit von Salzschmelzen, welche in thermischen Solarturmkraftwerken verwendet werden, wurde viel Aufwand betrieben um neue Receivergeometrien für diesen Kraftwerkstyp zu entwickeln. Ziel war es und ist es auch weiterhin, den Wirkungsgrad und das Betriebsverhalten der Receiver zu verbessern. Heutzutage gibt es zwei verschiedene Hauptvarianten von salzgefüllten Solarreceivern. Die erste Variante ist der sogenannte "External" Receiver, welcher die solare Strahlung an der Oberfläche seiner Außenhülle (Rohrwand) aufnimmt. Im Gegensatz dazu nimmt der "Cavity" Receiver die Sonnenenergie im Inneren eines windgeschützten Hohlraums bzw. einer Kavität auf. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Auslegung und der Simulation eines salzgefüllten Cavity-Solarreceivers in einer neuartigen pentagonalen Bauform. Dazu wurden die Massenströme, die Temperaturen in den Rohrwänden und des Salzes und die Drücke im Zeitverlauf untersucht. Die äußeren Randbedingungen waren hierbei die solare Strahlung, die Windstärke am Receiver und die Umgebungstemperatur. Es wurden verschiedene Betriebszustände und Lastwechselvorgänge mit Hilfe der dynamischen Simulationssoftware Apros simuliert. Außerdem wurde eine Wärmeverlustberechnung für den Receiver durchgeführt und die Ergebnisse einer Spannungs- und Ermüdungsberechnung aus einer vorangegangenen Projektarbeit vorgestellt.

Due to the thermal storability of solar salt, used in solar tower power plants, efforts have been made to develop new receiver geometries and to improve the overall performance of such power plants. There are two main configurations of molten salt receivers for solar towers. The first one, called external receiver, utilizes the outer shell as absorptive area, whereas the cavity receiver collects the energy of the sunlight, entering through a circular aperture on the inside. This thesis discusses the design and the simulation of a solar salt cavity receiver with a new pentagonal layout. The main aim was to examine the dynamic thermal behavior of the receiver and especially the molten salt. Therefore, the behavior of the mass fluxes, the temperatures in the pipe-walls and of the salt and the pressures over time was investigated for given solar radiation input, wind speed and ambient temperature. For the simulation of the operation a "hot-start" sequence, several "shutdown" sequences and a "whole-day" sequence were implemented using the dynamic Process Simulation Software Apros. Furthermore a heat loss calculation for the receiver and an evaluation of the thermal stresses of the receiver-pipes were performed.
Keywords: Solarturm; thermisches Solarkraftwerk; STE; CSP; Receiver; Kavität; Solarenergie; Flüssigsalz
solar tower; STE; CSP; receiver; cavaty; solar energy; salt heat
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-106566
http://hdl.handle.net/20.500.12708/4882
Library ID: AC12614989
Organisation: E302 - Institut für Energietechnik und Thermodynamik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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