Analysis of Convective Heat Transfer in Volumetric Receivers Built of Porous Media

Korrelationen zur Bestimmung von Wärmeübergangskoeffizienten und Druckverlust in volumetrischen Receivern, aufgebaut aus porösen, geordneten und ungeordneten Festbettstrukturen, wurden untersucht. In Abhängigkeit der Reynoldszahl sind unterschiedliche Korrelationsgleichungen notwendig, um eine gute Übereinstimmung mit veröffentlichten Meßdaten zu erhalten. Für den Bereich kleiner Reynoldszahlen (Re < 500) wird die Korrelation von Martin empfohlen, die auf dem sogenannten ‘Channel-Model’ basiert. Wärmeübergangskoeffizienten, bestimmt aus der Analogie von Wärme- und Impulsübertragung, sind für Receiver nicht verwendbar. Für eine Bestimmung der charakteristischen, hydrodynamischen Längen von Festtbettstrukturen, die wegen der unregelmäßigen Struktur nur sehr schwer zu bestimmen sind, kann jedoch der gemessene Druckverlust herangezogen werden. Bei der Berechnung des Druckverlustes von Matrixstrukturen liefert die von Kast im VDI-Wärmeatlas veröffentlichte Gleichung die geringsten Abweichungen zu publizierten Meßdaten und kann sowohl für Kugelschüttungen als auch für Schüttungen von ungleichmäßigen, scharfkantigen Körpern verwendet werden. Die Abweichungen von Meßwerten sind kleiner als 50 % und werden zu niedrig berechnet.