Aquecedor Solar de Placas Planas. Carlos Leandro Veiga Felipe Santin Furlan

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1 Aquecedor Solar de Placas Planas Carlos Leandro Veiga Felipe Santin Furlan

2 Motivação Questões Econômicas e Ambientais Alta Radiação Solar Baixa Tecnologia Aquecedor Solar 2

3 Componentes Reservatório térmico Placas Coletoras Tubulação Caixa d agua Aquecedor Solar 3

4 Projetos complexos Outras configurações apresentam filtros, sistemas responsáveis pelo controle da vazão e de sistemas de aquecimento auxiliares Aquecedor Solar 4

5 Physics-Sun, localizado em Parkent, no Uzbequistão. Serve como fonte de energia para derreter aluminio Aquecedor Solar 5

6 Objetivo do trabalho O objetivo do nosso trabalho é analisar a placa coletora do aquecedor solar de placas planas Aquecedor Solar 6

7 A Placa Plana Formada por tubos aletados A função das aletas é aumentar a superfície de captação Aquecedor Solar 7

8 A Placa Plana A junção entre tubo e placa tem grande importância na eficiência do aquecedor Essa junção pode ser por contato direto entre tubo e placa, por solda ou podem ser utilizados dispositivos de fixação. A simulação foi feita com placas soldadas Aquecedor Solar 8

9 A Placa Plana Os materiais utilizados para a fabricação da placa devem possuir alta condutividade térmica para reduzir a resistência ao fluxo de calor por condução. No nosso caso foi utilizado cobre. Aquecedor Solar 9

10 A Placa Plana O comprimento de cada tubo é igual ao comprimento da placa. O valor típico para placas domésticas é de 1m. Aquecedor Solar 10

11 Mecanismos de transferência de calor Radiação Condução Convecção Aquecedor Solar 11

12 Implementação no Phoenics Simetria Domínio: 1m em Z, 150 mm em Y e 34mm em X Ativamos a solução para velocidade e energia e o modelo laminar Fluído do domínio é água Aquecedor Solar 12

13 Implementação no Phoenics Criamos um bloqueio para servir como isolamento. Usamos o shape BOX A aleta foi feita no Pro-E e exportada para o Phoenics. Um cylinder foi usado para simular a água com um INLET e um OUTLET Aquecedor Solar 13

14 Implementação no Phoenics A radiação e convecção foram modeladas por dois PLATES Aquecedor Solar 14

15 Implementação no Phoenics Água sempre entra a 20ºC Vento de 9,5m/s ρvd µ Temperatura Ambiente 25 C Temperatura média da placa de 30ºC Sol fornece 600W/m² Propriedades do ar a 28ºC Densidade 1,1352 Kg/m³ Viscosidade 18, ^ -6 N*s/m² Condutividade 0,02566 W/(m*K) Prandtl 0, ,005 0,025 Re = = = Resultados das equações dos coeficicientes para Placa Plana Reynolds 1,53E+05 Nusselt Medio 231,69 Coeficiente Medio de Transferencia de 5,95 W/(m*K) calor por Convecção Aquecedor Solar 15

16 Resultados Esperados Coletor Solar de PVC com 1,2m Água atinge 45ºC Aquecedor Solar 16

17 Resultados Obtidos Aquecedor Solar 17

18 Resultados Obtidos Temperatura Aquecedor Solar 18

19 Resultados Obtidos Velocidade Aquecedor Solar 19

20 Resultados Obtidos Temperatura media na saída=(22,5+32,5)/2=27,5ºc Aquecedor Solar 20

21 Resultados Obtidos Gradiente de Temperatura ((27+36)/2=31,5ºC Aquecedor Solar 21

22 Resultados Obtidos Efeito da Malha na Superfície Aquecedor Solar 22

23 Resultados Obtidos Aquecedor Solar 23

24 Análise de Convergência Temperatura e Velocidade não converge Soma das energia 3,69% Saldo de Energia (W) Irradiação (W) Análise z y x Células Erro Iterações Pre-simulação , ,82% 4000 Intermediaria , ,23% 4000 Final , ,69% Aquecedor Solar 24

25 Conclusão Resolver Problema por Parte Compreender os fenômenos Simplificar Problemas com queda da Temperatura na saída Resultados Qualitativamente e Quantitativamente semelhante as referências Aquecedor Solar 25

26 Bibliografia [1] KREITH, F/ BOHN, M.S. Princípios de Transferência de Calor. Tradução All Tasks, São Paulo, Pioneira Thomson Learning, [2] BEZERRA, A.M. Energia Solar-Aquecedores de água. [3] ALBINO DE SOUZA, A.W. Fundamentos da teoria da energia solar e seu uso. 1ª Ed. Editora da fundação brasileira de direito econômico, 1994 [4] KREITH, F./KREIDER, J.F., Principles of solar engineering. Hemisphere Publishing Corporation, Ave FIM! Aquecedor Solar 26

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