Análise óptica e térmica do receptor de um sistema de concentradores Fresnel lineares

• Autor(a) principal: Scalco, Patricia
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos)
• Texto Completo: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/6231
• topic: ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica; Refletores fresnel lineares; Concentrador secundário; Traçado de raios; Transferência de calor; Linear fresnel reflector; Secondary concentrator; Ray tracing; Heat transfer

O estudo de diferentes fontes de energia é de extrema importância, tanto em termos econômicos e sociais, como no âmbito ambiental. Assim, o uso da energia solar para a geração de calor para alimentar processos que necessitam de temperaturas em torno de 300 ºC aparece como uma alternativa para suprir o uso de combustíveis fósseis em ambientes industriais, seja de forma parcial ou total. Para atingir essa faixa de temperatura, devem ser utilizados equipamentos de alto desempenho e que possam concentrar ao máximo a radiação solar. Assim, é utilizada a tecnologia de refletores Fresnel lineares, que se baseia no princípio de concentração solar, onde os raios solares incidem em espelhos que refletem essa radiação para um receptor. O receptor é composto por um tubo absorvedor e por uma segunda superfície refletora, conhecida como concentrador secundário, que tem como função maximizar a quantidade de raios absorvidos pelo receptor. Esse tipo de instalação tem se mostrado competitiva diante de outros tipos de concentração solar devido à sua estrutura simples, custo reduzido e fácil manutenção. Assim, neste trabalho serão analisados aspectos ópticos e térmicos do conjunto do receptor, tanto para o concentrador secundário do formato trapezoidal como para o CPC. Para isso, o estudo foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa foi feito o traçado de raios para as duas geometrias do concentrador secundário estudadas afim de determinar o fator de interceptação e as perdas ópticas envolvidas neste processo. Além disso, foi analisada a influência da inserção de uma superfície de vidro na base do receptor. A segunda etapa consistiu na análise térmica, onde foi feito o estudo da transferência de calor no receptor com a finalidade de determinar a eficiência do sistema, bem como os fatores que influenciam no desempenho do mesmo. Na análise geométrica, o fator de interceptação para a concentrador secundário do tipo trapezoidal foi de 36% para o receptor aberto e 45% para o receptor com o fechamento de vidro. Para o concentrador secundário do tipo CPC, os resultados foram de 44% para o receptor aberto e 56% para o receptor isolado com vidro. Através da análise térmica, foi possível estabelecer a eficiência do sistema que, para a melhor condição de trabalho, DNI de 1000 W/m², foi de 80%.