Análise óptica e térmica de um coletor solar de tubo evacuado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teles, Mavd de Paula Ribeiro, 1992-
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633202
Resumo: Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail
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spelling Análise óptica e térmica de um coletor solar de tubo evacuadoOptical and thermal analysis of an evacuated tube solar collectorEnergia renovávelEnergia solarColetores solaresMétodo dos volumes finitosRenewable energySolar energySolar collectorFinite volume methodOrientador: Kamal Abdel Radi IsmailDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: A partir da década de 70, a energia tornou-se um dos maiores problemas do mundo, decorrente da escassez dos recursos não renováveis e poluentes. As energias renováveis, então, tornaram-se uma alternativa viável para solução de tal problema. Dentre as matrizes renováveis com maiores potenciais e desenvolvimento têm-se a energia solar, eólica, hidrelétrica e biomassa. No que diz respeito ao Brasil, a energia solar representa um dos maiores potenciais energéticos se comparado a outros lugares no mundo. Seguindo essa linha, este trabalho realiza uma avaliação de parâmetros relacionados à radiação solar e simula numericamente os fenômenos térmicos e de dinâmicas dos fluidos para um coletor solar de tubo evacuado. São determinados então os parâmetros do coletor, como a relação entre tubo externo (envelope) e tubo interno (absorvedor) e suas dimensões. Efeitos do ângulo de inclinação e ângulo de incidência são avaliados, assim como porcentagem de interceptação de irradiação solar. Os fenômenos de convecção natural, radiação e condução são considerados para este estudo. As equações conservativas (massa, quantidade de movimento e energia) foram discretizadas por meio do método de volume de controle ou volumes finitos. São avaliados então: eficiência horária do coletor, entre as 9 horas da manhã e 16 horas da tarde, eficiência mensal por dia representativo do mês, eficiência global anual, comportamento de eficiência ao longo do mês (para um único ângulo de inclinação), total de energia absorvida pelo coletor no dia representativo de cada mês, total de energia global anual e sistema de rastreamento do sol. Os principais resultados mostraram que: a eficiência média anual do coletor encontrada para o modelo proposto foi de 61,6% para a cidade de Campinas e 61,5% para a cidade de São Luís, as máximas e mínimas eficiências do coletor ao longo do dia giram em torno de 73% e 42%, respectivamente. Os resultados aproximados para a quantidade total de energia absorvida pelo coletor durante o ano são de 119,59 kWh/m² e 120,17 kWh/m² para as cidades de Campinas e São Luís, respectivamenteAbstract: Since the 1970s, energy has become one of the world's biggest problems due to the scarcity of non-renewable and polluting resources. Renewable energies then became a viable alternative to solving this problem. Among the renewable matrixes with the greatest potential and development are solar, wind, hydroelectric and biomass. Brazil has one of the world's greatest energy potentials in solar energy. This study handles optimization and numerical simulation of the thermal and flow phenomena of a low concentration evacuated tube solar collector with reflective film insert on the inner surface of the transparent external tube. The collector geometrical parameters are the ratio of the outer tube (cover) to the inner tube (absorber) and their respective dimensions. Effects of the tilt angle and angle of incidence are evaluated, as well the percentage of interception of solar irradiation. The phenomena of natural convection, radiation and conduction are considered for this study. The conservative equations (mass, momentum and energy) are discretized using the finite volume method. The hourly efficiency (range between 9 am and 4 pm), monthly effectiveness per representative day of the month, overall annual efficiency, efficiency behaviour over the month (for a single slope angle), total energy absorbed by the collector on the representative day, total annual global energy and sun tracking system are evaluated. The results showed that: the average annual efficiency of the collector for the proposed model was 61.6% for the city of Campinas and 61.5% for the city of São Luís, the maximum and minimum efficiencies of the collector during the day are around 73% and 42%, respectively. The approximate results for the total absorbed heat during the year are 119.59 kWh/m² and 120.17 kWh/m²for the city of Campinas and São Luís, respectivelyMestradoTérmica e FluídosMestra em Engenharia Mecânica[s.n.]Ismail, Kamal Abdel Radi, 1940-Mady, Carlos Eduardo KeutenedjianSilveira Júnior, VivaldoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASTeles, Mavd de Paula Ribeiro, 1992-20182018-02-19T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (102 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633202TELES, Mavd de Paula Ribeiro. Análise óptica e térmica de um coletor solar de tubo evacuado. 2018. 1 recurso online (102 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633202. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/994398Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-04-12T10:23:00Zoai::994398Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-04-12T10:23Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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