Browsing by Author "González, Daniel I."

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    Constructal design of salt-gradient solar pond fields
    (2015) González, Daniel I.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Las piscinas solares con gradiente salino (SGSPs) son cuerpos de agua que pueden capturar y acumular grandes cantidades de energía proveniente del sol. El diseño de un campo de SGSP nunca ha sido analizado en términos del estudio del número óptimo de piscinas que se deben construir para maximizar la energía útil generada por dicho campo, o la manera más conveniente de conectar las piscinas. En este estudio, se utiliza diseño constructal para encontrar la configuración óptima de un campo de SGSP. Se desarrolló un modelo térmico en estado estacionario para estimar la energía producida por cada SGSP, y luego se generó un modelo complementario para determinar la temperatura final de cierto flujo másico de un fluido que se calienta por intercambiadores de calor conectados a piscinas solares. Empleando diseño constructal, se evaluaron cuatro configuraciones para el campo de SGSP, con distinta distribución del área superficial: configuraciones serie, paralelo, mixta serie-paralelo y en forma de árbol. Para el sitio de estudio en esta investigación, se encontró que la configuración óptima de un campo de SGSP consiste en 30 piscinas solares con distribución creciente del área superficial conectadas en serie. Este campo de SGSP incrementa la temperatura final del fluido a calentar en un 22.9% en comparación a la obtenida para una única SGSP que cubra el mismo territorio. Los resultados de este estudio muestran que es posible utilizar la teoría constructal para optimizar aún más la transferencia de calor en un campo de SGSP. En el futuro serían útiles resultados experimentales de estas configuraciones para validar la metodología propuesta en este estudio.
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    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