بررسی پارامتریک کارآیی یک راکتور خورشیدی چندلوله‌ای به روش رهگیری اشعه مونت- کارلو

دریافت کننده خورشیدی که در مرکز کانونی سیستم های متمرکزکننده خورشیدی قرار دارد عموماً شار تابشی شدیدی را تحمل می کند. تمرکز نامتقارن پرتوهای خورشیدی باعث می شود شار حرارتی روی قسمت های مختلف دریافت کننده به صورت یکنواخت توزیع نشود. این توزیع نامتقارن منجر به تنش های حرارتی در دریافت کننده می شود که روی عملکرد آن تاثیر منفی گذاشته و طول عمر مفید آن را کاهش می دهد. از این رو کاهش توزیع غیریکنواخت شار تابشی روی قسمت های مختلف دریافت کننده از جمله لوله های داخل آن امری ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی توزیع شار متمرکز خورشیدی روی لوله های گرافیتی داخل یک راکتور خورشیدی 50کیلوواتی است که قبلاً برای تجزیه حرارتی متان طراحی شده و در یک کوره خورشیدی آزمایش شده است. در این مطالعه با استفاده از روش رهگیری اشعه مونت کارلو توان خورشیدی جذب شده توسط قسمت های مختلف این راکتور محاسبه شده و تاثیر ضریب جذب دیواره های راکتور و سایز روزنه ورودی روی میزان و توزیع توان جذب شده توسط لوله های داخل راکتور بررسی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که روزنه ورودی 16 سانتیمتری بیشترین جذب توان را داشته و منجر به توزیع شار خورشیدی یکنواخت تری می شود. جایگزین کردن دیواره های منعکس کننده به جای دیواره های جاذب نیز توان بیشتری توسط لوله ها جذب شده و توزیع شار بهتری را باعث می شود.

A Parametric Study on Optical Performance of a Multi-Tubular Solar Reactor by Monte-Carlo ray Tracing Method

Cavity receiver in solar tower concentrator usually experiences highly intense radiation. Due to asymmetric concentration of solar rays, nonuniform heat flux distribution occurs on the different parts of the cavity receiver. This nonuniform distribution leads to uneven thermal expansion and stresses in receiver, which affects the reliable operation and reduces life time of receiver parts. Therefore, it is necessary to reduce the nonuniformity of solar flux on the surface of the absorber tubes and different parts of the solar reactor. The aim of this study was to focuses on the distributions of concatenated solar flux over graphite tubes of a 50kW solar reactor, which was previously designed for methane thermal dissociation at the focus of a solar furnace. In this study, the absorbed solar power on the different parts of the reactor is determined by Monte Carlo ray tracing method. Moreover, the effect of aperture size and the absorptivity of receiver parts on the net magnitude and distribution of absorbed power in reactor are investigated. The results prove that the 16cm aperture absorbs the maximum power and leads to even better solar flux distributions. Replacing the absorbing walls by the reflective walls will also result in more power absorbed by the tubes and better uniformity of flux distribution around the tubes.