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

• Main Author: Michel Fabio de Souza Moreira
• Other Authors: Marcio Fonte Boa Cortez
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2009
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/MDAD-7VHPJV

=== The solar water heating is carried through, in Brazil, by means of solar heaters compound for collectors flat plate of the type plate-and-pipes, devices that operate in stationary position and they do not require tracking of the sun. A compound collector for some formed V-trough concentrators can be an alternative to the conventional solar collectors flat plate. This compound collector for V-trough is considered, each one, for side-walls which are specularly reflecting surfaces associates in V (equivalent to a triangular gutter). Next to the vertex to each V-trough concentrators an absorber tube is fixed, for flow of the fluid to be heated. Interconnection of the absorbers tubes forms a similar tubular network existing in solar collectors of the type the plate and pipe. V-trough concentrators with the absorbers tubes are made use in series in the interior a prismatic box, which have one of its faces consisting by a glass covering and directed toward incidence of the solar radiation. An analysis of thermal performance of these devices operating stationary and without tracking of the sun is researched. A mathematical model for the computational simulation of the optical and thermal performance of these concentrative devices is elaborated, whose implementation was carried through software EES (Engineering Equation Solver). The efficiency optics of V-trough concentrators with cylindrical absorbers is calculated from the adaptation of the methodology used for Fraidenraich (1994), proposal for Hollands (1971) for V-trough cavities with plain absorbers. The thermal analysis of the considered collector was based on the applied methodology the CPC for Hsieh (1981) and Leão (1989). Relative results to the thermal performance of V-trough concentrators suggest that these configurations are not competitive, technique and economically, with the conventional plain collectors. Although some geometric configurations presented next thermal efficiencies to the conventional plain collectors, its raised unitary costs, however, make impracticable, at a first moment, for the domestic water heating. === 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 coletores solares 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 cada cavidade 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 dispositivos concentradores 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. Embora algumas 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.