Análise numérica do comportamento da temperatura ao longo de um coletor solar e reservatório de água

• Autor(a) principal: Pivovar, Luiz Eduardo
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10190
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; Coletores solares - Análise; Análise numérica; Métodos de simulação; Solar collectors - Analysis; Numerical analysis; Simulation methods

Este trabalho foi estruturado com o objetivo de descrever o comportamento térmico de um coletor solar para aquecimento de água, construído a partir de materiais recicláveis (garrafas PET e embalagens Tetra Pack). A principal justificativa para este estudo está na importância gradativa do desenvolvimento de tecnologias associadas ao uso de fontes energéticas renováveis. Utilizando recursos de Computational Fluid Dynamics (CFD), foram identificados os principais mecanismos de transferência de calor responsáveis pelo aquecimento da água. Também foi realizada uma descrição da dinâmica de aquecimento do reservatório de água quente. Um estudo preliminar indicou a baixíssima influência que a condutividade térmica das embalagens Tetra Pack exerce no aquecimento da água, devido à pequena espessura dessas superfícies. Resultados mostram que a temperatura de saída da água é fortemente influenciada pela temperatura do ar no interior das garrafas PET. Tais resultados foram utilizados para direcionar as simulações posteriores. A simulação computacional realizada no coletor evidenciou que a maior temperatura do fluido ocorre na saída dos tubos, sendo esse o mecanismo que gera o empuxo responsável pelo escoamento. Também foi possível constatar que a temperatura de saída da água é proporcional ao número de tubos utilizados. De forma específica, chegou-se a um aumento na temperatura de 11%, para um aumento no número de tubos de 10 vezes, considerando o fato de que a vazão mássica foi mantida constante. Por fim, a análise térmica do reservatório, em regime transiente, indica uma tendência à estratificação térmica, na qual o fluido quente se localiza na parte superior e o fluido frio na parte inferior do equipamento.