ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO SOLAR POR ABSORÇÃO NA REGIÃO DO TRIÂNGULO MINEIRO

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1 ANÁISE E SIMUAÇÃO DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO SOAR POR ABSORÇÃO NA REGIÃO DO TRIÂNGUO MINEIRO. S. PAIVA ; N. G. SOUSA 2,2 Unverdade Federal do Trângulo Mnero, Fauldade de Engenara Químa E-mal para onao: larapava@mn.om RESUMO Na bua por geração de energa em ompromeer o meo ambene, é de grande relevâna a uo de ema de ogeração de energa olar, que produz onomanemene água quene e ondona o ambene, já que ea aplaçõe e requerem uma maor demanda de energa. Am, o preene rabalo em omo objevo eudar e avalar um ema de refrgeração olar pela anále e mulação de eu modelo maemáo ulzando o dado oleado na regão do Trângulo Mnero. A regão do Trângulo Mnero é propena à ulzação de energa olar pelo fao da ua loalzação geográfa, que em um ómo índe de radação por odo o ano. Pelo reulado obdo na mulaçõe pode-e afrmar que o ema de refrgeração olar é efene, apreenando oefene de deempeno (COP) afaóro para o ao avalado.. INTRODUÇÃO Aualmene o grande problema mundal é a degradação do meo ambene e para não agravar anda ma ea uação, prea-e de meo de geração de energa provnda de fone renováve lmpa. Nea bua por nova fone de energa, a energa olar morou-e uma ferramena em poenal, po é uma fone de energa oalmene renovável e um reuro negoável de energa que fo deonderado por muo ano. Segundo auden (2007), eudo moram que a demanda de energa rá ubr ma de 50% aé 2030 e que aplaçõe para o ondonameno de ar e água ão reonáve por 30% do onumo oal de energa. Dea forma, a ulzação de ema de refrgeração olar auará um grande mpao na demanda de energa eléra. A grande vanagem de e ulzar ee ema de refrgeração olar é que no período do ano em que e exge maor energa para reframeno de um ambene é o período em que o Sol eme ma radação olar. O uo de oleore olare omo fone de energa é enonrado em dvera aplaçõe na leraura omo no rabalo de Mendonça (200) que ulzou o lo de refrgeração por aborção de bromeo de lío em água (Br/2O). Varga e al. (2009) propueram um modelo maemáo admenonal para uma undade de aquemeno de água e refrgeração por aborção de almenação íbrda a oleor olar e gá ombuível. Vakloaya e al. (203) modelaram um ema de ar ondonado íbrdo, equpando-o om enore para melor olea de dado e om onroladore para um melor aproveameno da energa oleada.

2 Nee rabalo erá apreenada a anále e mulação de uma undade de refrgeração ulzando oleore olare omo fone de energa, empregada em ema de ondonameno de ar e água, avalando a onfguração íbrda e não íbrda. O dado de rradação e emperaura ambene foram oleado na dade de Uberlânda, loalzada no Trângulo Mnero. 2. DESCRIÇÃO DO PROCESSO O lo de refrgeração olar por aborção é onuído por quaro equpameno érmo: oleor olar, anque de armazenameno, roador de alor e refrgerador por aborção, omo morado na Fgura. Fgura Fluxograma de refrgeração por aborção. Prmeramene, a apação da energa olar (rradação) é fea aravé de um oleor olar que ranmrá o alor por meo de uma erpenna para o fludo érmo, que no ao raa-e do eleno-glol. Ee em omo função ranorar o alor para o anque de armazenameno e reornar à erpenna para que, e poível, aumenar ada vez ma emperaura do anque. O ema de aquemeno da água oorre a parr do roador de alor que eá mero no anque e a refrgeração do ambene é fea por um refrgerador por aborção que, nee rabalo, ulza a olução de amôna e água omo olução refrgerane/aborvene. O alor de ombuão é neeáro quando o anque não onegue ma maner a emperaura deejada, nee ao em-e um ema olar íbrdo. 2.. Modelo Maemáo O modelo maemáo ulzado fo dero por Varga e al.(2009) e para melor eabldade numéra e generalzação do reulado, opou-e pelo um modelo admenonal ompoo por e equaçõe dferena ordnára, em que o índe referem-e a: oleor olar (), erpenna (), anque de armazenameno (), água do roador de alor (), roador de alor () e refrgerador (), reevamene.

3 d Q d d Q m, Q W m, d d Q Q, w, d d,, n Q W d d d d d Q Q, w W Q Q, w m m m Q m () (2) (3) (4) (5) (6) em que o admenona ão: repreena a emperaura, equpameno, o alor eeífo, deermnado roador de alor, em queão. m a maa referene ao fludo ou Q o alor, W o rabalo realzado pela reêna do a onduâna érma. é a apadade érma do fludo Para a reolução do ema, é neeáro o onemeno de alguma relaçõe onuva omo a rradação admenonal I A I UAT0 que leva em onderação a aborvdade ( ), a área da uperfíe do oleor expoa ( A ), a rradação ( I ), o produo do oefene global de ranferêna de alor e a área (UA) e a emperaura ambene ( T 0 ). O admenonal da emvdade 3 A T0 UA, em que é a onane de Sefan- Bolzman (5.670E-8 W/m²K 4 ). Q O alor admenonal do oleor é dero por Q I 4, para a água do roador de alor Q, érmo do roador de alor (gerador) Q,, da erpenna por e o alor do fludo. O rabalo realzado pela reêna ao eoameno do fludo ão dado por flud 0 maa eeífa do fludo em queão e p 2 f flud u 2 D W m p UAT, endo flud a p é a perda de preão deermnada por, em que f é o faor de aro, o omprmeno do equpameno, dâmero do equpameno, u é a velodade do fludo e é alulado por u 2 4m flud D D o.

4 Para a reolução do modelo, faz-e neeáro o álulo orrene do número de undade de ranferêna de alor admenonal ( NTU ) exprea por NTU,, da, do alor do gerador ( Q ) e ambém, a emperaura admenonal que eá em onao om o efevdade do regenerador ( ) pela equação exp NTU por Q gerador, dado por C C. Dea forma, é poível ober-e o valor do alor do evaporador ( Q ) em ada nane de empo aravé de ubução analía, do egune onjuno de equaçõe: 0 ; Q0 0 0C ; Q C e Q Q Q0. C C 0C 3. RESUTADOS E DISCUSSÕES O valore do parâmero para a reolução do ema, aravé do ofware Slab, enonram-e na Tabela. O dado da rradação e da emperaura ambene de Uberlânda do mê de Feverero/205 foram rerado do INMET (Inuo Naonal de Meeorologa). O empo empregado no ema é de 24 ora, o que é aproxmadamene para empo admenonal pela equação UA m. A = 40 m² D, D, D = 0,0 m f = 0,0 = 00 m, =0 m, Tabela Parâmero uado na mulaçõe. m = 4,26,, w,, w = 0, = 0,46 KJ/kg/K m =,77, = 0,25 m = 0, kg/ m = 22,58, w = 0,06 = 000 kg/m³ m = 407,7 = = 2,39 KJ/kg/K Q = 0,00403, = 0,5 = 0,335 m, = 0,5 kg Q = 0,00034, = 0,9, = 0,239 m, = 4 T 0 = 298,5 K, n = 0,996, = 0,5 m = 4.53 UA= 500 W/K = 074,8 kg/m³ O reulado para o ema de refrgeração olar íbrdo om a emperaura ambene onane (25ºC) e para o ema om a emperaura ambene real eão apreenado na Fgura 2 (a) e (b). A anále do gráfo mora que a nfluêna da emperaura ambene é baxa, po o omporameno da emperaura e da axa de alor não ofrem grande mudança. O ambene pode angr aé 7ºC e a água do roador de alor alança emperaura omo 37ºC. A omparação enre o ema de refrgeração olar íbrdo e não íbrdo ( Q 0), para a emperaura ambene real, eá lurado na Fgura 2 () e (d). Pode-e noar que a axa de alor de ombuão exere uma nfluêna onderável na emperaura. Como não

5 á alo nível de rradação o da odo, o ema não íbrdo não onegue refrgerar o ambene aé o aumeno da rradação a parr da meade do da e nem equenar a água. Porém, memo no momeno em que a rradação aumena ee ema não é apaz de ondonar o ambene e a água de manera efaz, po o ambene ega apena a aproxmadamene 22ºC e a água a 28ºC. Fgura 2 Comporameno da emperaura: (a) e (b) Sema íbrdo - emperaura ambene onane (lna onínua) e emperaura ambene real (lna raejada). () e (d) Temperaura ambene real ema íbrdo (lna onínua) e ema não íbrdo (lna raejada). Fgura 3 Comporameno do alore de ombuão (a) Sema íbrdo - emperaura ambene onane (lna onínua) e emperaura ambene real (lna raejada). (b) Temperaura ambene real ema íbrdo (lna onínua) e ema não íbrdo (lna raejada).

6 O ema de refrgeração é analado pelo eu oefene de deempeno ( COP Q / Q ) a parr da Fgura 3. No ao avalado, pode-e noar que o ema íbrdo pou um COP uperor, COP 0, (T 0 onane) e COP 0, (T 0 varável), quando omparado ao ema não íbrdo, COP 0, (T 0 varável). 4. CONCUSÕES A mulaçõe efeuada moraram que alguma varáve pouem nfluêna drea no oefene de deempeno do proeo (COP). Para o ao mulado, ulzando o dado meddo na regão do Trângulo Mnero, a emperaura ambene não alera de manera relevane, ma vale realar que em loa onde á uma grande varação de emperaura durane o da, ea é uma varável a er avalada. Analando o reulado para o alor de ombuão noa-e que ee é muo mporane para o bom funonameno do ema, prnpalmene em período nourno ou om poua rradação olar. Avalando o reulado obdo para a emperaura pode-e afrmar que a ulzação de oleore olare omo fone de energa para ondonameno de água e ambene é uma ferramena em poenal a er avalada para a mplemenação na práa. Apear de que anda eja uma enologa ara, novo eudo vêm urgndo para a ua vablzação, jufando am, a mporâna do onemeno de ema olare de refrgeração. 5. REFERÊNCIAS AYDEN, T. Doê Terra: O gua ndenável obre a endêna globa, São Paulo:Edora Abrl, INMET Inuo Naonal Meeorológo. Donível em: <p:// MENDONÇA, A.. Z.. G. Ar Condonado Solar: Modelagem e Smulação. São Paulo, 200. VAKIOROAYA, V.; A, P. Q.; SKIBNIEWSKI, M. Modelng and expermenal valdaon of a olar-aed dre expanon ar ondonng yem. Sool of Eleral, Meanal and Mearon Syem, Unvery of Tenology Sydney, Aurala e A.J. Clark Sool of Engneerng, Unvery of Maryland, USA, 203. VARGAS, J. V. C.;ORDONEZ, J.C.; DIAY, E.; PARISE, J. A. R. Modelng, mulaon and opmzaon of a olar olleor drven waer eang and aborpon oolng plan. Unverdade Federal do Paraná, Bral, 2009.