Estudo numérico-experimental de um protótipo de coletor solar compacto assistido por termossifões

• Autor(a) principal: Rossi, Giovane Nogueira
• Data de Publicação: 2021
• Outros Autores: Moreira, Samuel Heusi
• 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/1/25990
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Recursos naturais renováveis; Energia solar; Coletores solares; Tubos de calor; Análise numérica; Renewable natural resources; Solar energy; Solar collectors; Heat pipes; Numerical analysis

A busca por fontes de energias renováveis se faz cada vez mais necessária. O Brasil apresenta um grande potencial energético solar, que representa, no entanto, apenas 0,4% do percentual total de energia produzida no país. Um dos tipos de aplicação da energia solar é o uso de coletores solares para conversão direta de energia térmica a partir da irradiação solar. Dentre os coletores solares, destacam-se os coletores solares assistidos por termossifões. Esse tipo de coletor solar é uma alternativa viável para o aquecimento de água, diminuindo, desta maneira, o uso de fontes de energias convencionais para essa finalidade. O coletor solar assistido por termossifões, além de operar em temperatura superior se comparado a outros tipos de coletores solares, apresenta ainda maior eficiência e pode ser mais compacto. O presente Trabalho de Conclusão de Curso tem como objetivo realizar um estudo numérico-experimental de um protótipo de um coletor solar compacto assistido por termossifões, operando em condições ambientais reais na etapa experimental para posterior análise numérica nessas mesmas condições operacionais. Na investigação experimental foi utilizado um protótipo de coletor solar compacto assistido por sete termossifões construído a partir de Espirito Santo (2017). Os testes experimentais foram executados considerando vazões volumétricas de 0,5L/min e de 1,0L/min e uma inclinação de trabalho de 25º. Com os dados encontrados na etapa experimental, simulações numéricas foram efetuadas por meio do software comercial ANSYS/FluentTM 19.2. As equações governantes com suas condições de contorno foram resolvidas numericamente pelo Método dos Volumes de Controle, dentro de um domínio único através de um procedimento acoplado. Os resultados numérico-experimentais dos parâmetros termofluidodinâmicos de interesse foram encontrados considerando os 10 minutos iniciais e os 5 minutos finais de cada caso analisado e apresentaram uma boa concordância entre eles. O desempenho do protótipo do coletor solar compacto apresentou uma eficiência superior a 85% na maioria das configurações de teste. Dessa forma, pode ser concluído que esse tipo de coletor solar compacto pode ser uma alternativa viável ao uso para aquecimento de água.