Análise térmica de um coletor solar composto de cavidades V para aquecimento de água

• Autor(a) principal: Michel Fabio de Souza Moreira
• Data de Publicação: 2009
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/MDAD-7VHPJV
• topic: Simulação computacional; Cavidades V; água; Coletor solar; Aquecimento solar de; Absorvedor cilíndrico; Energia solar; Linhas de calor; Coletores solares; Engenharia mecânica

O aquecimento solar de água é realizado, no Brasil, por meio de aquecedores solares compostos por coletores solares planos do tipo placa-e-tubos, dispositivos estes que operam em posição estacionária e não requerem rastreio do sol. Como uma alternativa aos coletoressolares planos convencionais, propõe-se um coletor composto por várias cavidades concentradoras formadas, cada uma, por duas superfícies refletoras planas associadas em V, ou em outras palavras, equivalente a uma calha triangular. Próximo ao vértice de cadacavidade concentradora é fixado um tubo absorvedor, para escoamento do fluido a ser aquecido. A interconexão dos tubos absorvedores forma uma grade tubular similar à existente em coletores solares do tipo placa e tubo. As cavidades V com os tubos absorvedores são dispostas em paralelo no interior uma caixa prismática, que possui uma de suas faces constituída por uma cobertura de vidro voltada para a incidência da radiação solar. Busca-se uma análise de desempenho térmico destes dispositivos operando estacionariamente e sem rastreamento da posição do sol. Um modelo matemático para a simulação computacional do desempenho ótico e térmico destes dispositivosconcentradores foi elaborado, e sua implementação foi realizada através do software EES (Engineering Equation Solver). A eficiência ótica das cavidades V com absorvedores cilíndricos é calculada a partir da adaptação da metodologia utilizada por Fraidenraich (1994), proposta por Hollands (1971) para cavidades V com absorvedores planos. A análise térmica do coletor proposto baseou-se na metodologia aplicada a CPC (Concentrador Parabólico Composto) por Hsieh (1981) e Leão (1989). Resultados relativos ao desempenho térmico das cavidades V sugerem que estas configurações não são competitivas, técnica e economicamente, com os coletores planos convencionais. Emboraalgumas configurações geométricas apresentassem eficiências térmicas próximas às dos coletores planos convencionais, os custos unitários elevados, inviabilizam, num primeiro momento, o uso de coletores V para o aquecimento de água doméstico.