Modelagem matemática de um termossifão aplicado a coletores solares compactos
Nos últimos anos, o uso da energia solar no aquecimento de água para uso doméstico tem aumentado por se tratar de uma energia limpa e pela economia que pode trazer. Por essa razão, o desenvolvimento de um sistema compacto e eficaz é visto como uma grande oportunidade. Tais sistemas compactos são den...
| Principais autores: | Vicente, Kianny Aparecida Taborda, Reis, Layze dos Santos |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10253 |
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riut-1-102532020-11-12T18:25:21Z Modelagem matemática de um termossifão aplicado a coletores solares compactos Vicente, Kianny Aparecida Taborda Reis, Layze dos Santos Santos, Paulo Henrique Dias dos Santos, Paulo Henrique Dias dos Junqueira, Silvio Luiz de Mello Erthal, Raul Henrique Sistemas de energia fotovoltaica Coletores solares Computação - Matemática Calor - Transmissão Photovoltaic power systems Solar collectors Computer - Mathematics Heat - Transmission CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA Nos últimos anos, o uso da energia solar no aquecimento de água para uso doméstico tem aumentado por se tratar de uma energia limpa e pela economia que pode trazer. Por essa razão, o desenvolvimento de um sistema compacto e eficaz é visto como uma grande oportunidade. Tais sistemas compactos são denominados coletores solares a vácuo ou assistidos por termossifões. Nesses dispositivos, utiliza-se o calor latente (mudança de fase que ocorre internamente aos termossifões) de um fluido de trabalho para intensificar a transferência de energia sob a forma de calor da irradiação solar para o aquecimento de água. Neste Trabalho de Conclusão de Curso, será apresentada uma análise teórica e experimental de dois termossifões que podem ser utilizados para tais coletores solares. Na análise teórica, é apresentada uma modelagem matemática baseada nos limites de operação dos termossifões. A seguir, um modelo de resistências térmicas equivalentes é proposto para o cálculo da temperatura de operação do fluido e da taxa de transferência de calor. Para a análise experimental, foram construídos dois termossifões feitos de cobre e tendo água como fluido de trabalho: um termossifão com 21 cm de comprimento e outro de 50 cm de comprimento. Esses termossifões foram testados na posição vertical para algumas faixas de potências (o termossifão de 21 cm foi testado sob potências de 5 até 20 W; o termossifão de 50 cm foi testado sob potências de 30 até 60 W) e operaram de forma satisfatória em todos os testes. Com os dados experimentais obtidos, foram realizadas as análises da transferência de calor. A partir dessa análise foi possível determinar a vazão mássica interna aos termossifões (para o termossifão de 21 cm ficou na ordem de E-06 kg/s e para o termossifão de 50 cm ficou na ordem de E-05 kg/s), bem como o coeficiente de transferência de calor por convecção interna na região do condensador, que variou entre E+03 e E+04 W/m2-K. De posse dos dados de vazão mássica e destes coeficientes de transferência de calor por convecção internos, foi possível dimensionar o coletor solar assistido por termossifões. 2020-11-12T18:25:21Z 2020-11-12T18:25:21Z 2014-08-08 bachelorThesis VICENTE, Kianny Aparecida Taborda; REIS, Layze dos Santos. Modelagem matemática de um termossifão aplicado a coletores solares compactos. 2014. 86 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10253 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Departamento Acadêmico de Mecânica Engenharia Industrial Mecânica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Sistemas de energia fotovoltaica Coletores solares Computação - Matemática Calor - Transmissão Photovoltaic power systems Solar collectors Computer - Mathematics Heat - Transmission CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA |
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Sistemas de energia fotovoltaica Coletores solares Computação - Matemática Calor - Transmissão Photovoltaic power systems Solar collectors Computer - Mathematics Heat - Transmission CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA Vicente, Kianny Aparecida Taborda Reis, Layze dos Santos Modelagem matemática de um termossifão aplicado a coletores solares compactos |
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Nos últimos anos, o uso da energia solar no aquecimento de água para uso doméstico tem aumentado por se tratar de uma energia limpa e pela economia que pode trazer. Por essa razão, o desenvolvimento de um sistema compacto e eficaz é visto como uma grande oportunidade. Tais sistemas compactos são denominados coletores solares a vácuo ou assistidos por termossifões. Nesses dispositivos, utiliza-se o calor latente (mudança de fase que ocorre internamente aos termossifões) de um fluido de trabalho para intensificar a transferência de energia sob a forma de calor da irradiação solar para o aquecimento de água. Neste Trabalho de Conclusão de Curso, será apresentada uma análise teórica e experimental de dois termossifões que podem ser utilizados para tais coletores solares. Na análise teórica, é apresentada uma modelagem matemática baseada nos limites de operação dos termossifões. A seguir, um modelo de resistências térmicas equivalentes é proposto para o cálculo da temperatura de operação do fluido e da taxa de transferência de calor. Para a análise experimental, foram construídos dois termossifões feitos de cobre e tendo água como fluido de trabalho: um termossifão com 21 cm de comprimento e outro de 50 cm de comprimento. Esses termossifões foram testados na posição vertical para algumas faixas de potências (o termossifão de 21 cm foi testado sob potências de 5 até 20 W; o termossifão de 50 cm foi testado sob potências de 30 até 60 W) e operaram de forma satisfatória em todos os testes. Com os dados experimentais obtidos, foram realizadas as análises da transferência de calor. A partir dessa análise foi possível determinar a vazão mássica interna aos termossifões (para o termossifão de 21 cm ficou na ordem de E-06 kg/s e para o termossifão de 50 cm ficou na ordem de E-05 kg/s), bem como o coeficiente de transferência de calor por convecção interna na região do condensador, que variou entre E+03 e E+04 W/m2-K. De posse dos dados de vazão mássica e destes coeficientes de transferência de calor por convecção internos, foi possível dimensionar o coletor solar assistido por termossifões. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2020 |
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VICENTE, Kianny Aparecida Taborda; REIS, Layze dos Santos. Modelagem matemática de um termossifão aplicado a coletores solares compactos. 2014. 86 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014. |
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