MODELING OF DIRECT SOLAR RADIATION IN A COMPOUND PARABOLIC COLLECTOR (CPC) WITH THE RAY TRACING TECHNIQUE

Abstract

El colector parabólico compuesto (CPC) es una tecnología ampliamente usada en aplicaciones fotoquímicas, como las reacciones fotocatalíticas. Para propósitos cinéticos en esta clase de reacciones, se debe conocer la distribución de la radiación ya que la velocidad de reacción depende la absorción de fotones. En el presente trabajo desarrolló un modelo matemático que permitió simular el fenómeno de reflexión de la radiación solar directa en un CPC. Las ecuaciones se evaluaron usando geometría analítica y cálculo vectorial, primero para calcular las coordenadas cartesianas de la superficie reflectiva. Luego estos puntos se usaron para calcular las trayectorias de los rayos incidentes y reflejados en cualquier instante. La radiación incidente en el receptor se graficó independientemente, mostrando la distribución de la energía directa que llega directamente al absorbedor. La longitud de la involuta también se calculó a partir de estos datos, los cuales pueden resultar muy útiles para su construcción. Los resultados obtenidos a partir de las simulaciones muestran que la distribución de la energía incidente en la superficie del absorbedor depende de la reflectividad de la superficie del CPC. La energía incidente es mayor en la parte superior que en la inferior del absorbedor, y son más convenientes valores altos de reflectividad para distribuciones de energía más uniformes. Este modelo matemático puede ser una primera aproximación para modelos más complejos de absorción de fotones que incluyan radiación solar directa en aplicaciones fotoquímicas o fototérmicas.