Browsing by Author "Amigo Álvarez, José Manuel"

Now showing 1 - 2 of 2
  • No Thumbnail Available
    Item
    Constructal design of salt-gradient solar pond fields
    (John Wiley & Sons, 2016) González, Daniel I.; Amigo Álvarez, José Manuel; Lorente, Sylvie; Bejan, Adrian; Suárez Poch, Francisco Ignacio
    Salt-gradient solar ponds (SGSPs) are water bodies that capture and accumulate large amounts of solar energy. The design of an SGSP field has never been analyzed in terms of studying the optimal number of solar ponds that must be built to maximize the useful energy that can be collected in the field, or the most convenient way to connect the ponds. In this paper, we use constructal design to find the optimal configuration of an SGSP field. A steady-state thermal model was constructed to estimate the energy collected by each SGSP, and then a complementary model was developed to determine the final temperature of a defined mass flow rate of a fluid that will be heated by heat exchangers connected to the solar ponds. By applying constructal design, four configurations for the SGSP field, with different surface area distribution, were evaluated: series, parallel, mixed series-parallel and tree-shaped configurations. For the study site of this investigation, it was found that the optimal SGSP field consists of 30 solar ponds of increasing surface area connected in series. This SGSP field increases the final temperature of the fluid to be heated in 22.9%, compared to that obtained in a single SGSP. The results of this study show that is possible to use constructal theory to further optimize the heat transfer of an SGSP field. Experimental results of these configurations would be useful in future works to validate the methodology proposed in this study
  • Thumbnail Image
    Item
    Temperature prediction in a solar pond and the ground beneath it : model development and application
    (2017) Amigo Álvarez, José Manuel; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Las pozas solares son colectores solares de bajo costo que pueden almacenar calor en el largo plazo y entregar calor tanto en el día como en la noche. Estas pozas consisten en cuerpos de agua artificialmente estratificados que almacenan el calor en el fondo de ellas. Dado a que las mayores temperaturas se alcanzan en el fondo, parte del calor almacenado puede perderse hacia el suelo, afectando así su eficiencia. Es por ello, que por motivos de diseño u operación, es relevante poder tener una buena representación de los flujos de calor en el lecho de una poza solar. En este estudio, un modelo unidimensional transiente se desarrolla para representar la evolución térmica de una poza solar y el suelo bajo ésta. El método implícito de diferencias finitas es utilizado para resolver las ecuaciones de conservación. El modelo es calibrado y validado con una poza solar experimental y tres pozas solares adicionales de literatura, ubicadas en El Paso, Kuwait City y Barcelona. Además, para estudiar el efecto del almacenamiento de calor en el suelo sobre el desempeño de una poza solar, dos escenarios hipotéticos son modelados: uno con una capa de aislante bajo la poza y otro sin, y en ambos escenarios se extrae calor a una tasa constante desde el fondo de las pozas. Los resultados demuestran que cuando no se usa aislante, el suelo bajo la poza actúa como un volumen de almacenamiento de calor adicional, permitiendo temperaturas más estables a lo largo del año y recuperando hasta un 25.5% del calor que se almacena en el suelo durante los meses de invierno. Un análisis de sensibilidad demuestra que la temperatura del fondo de la poza tiene una relación lineal con la conductividad térmica del suelo y una relación logarítmica con la profundidad de la napa freática.