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Título: Investigação experimental do desempenho térmico de um sistema de coletores solares de tubos evacuados assistidos por termossifões
Título(s) alternativo(s): Experimental investigation of the thermal performance of a system of thermosyphon-assisted evacuated tube solar collectors
Autor(es): Mello, Gustavo Vinícius Vieira
Orientador(es): Alves, Thiago Antonini
Palavras-chave: Energia solar
Análise térmica
Coletores solares
Tubos de calor
Pesquisa experimental
Solar energy
Thermal analysis
Solar collectors
Heat pipes
Experiential research
Data do documento: 13-Jun-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: MELLO, Gustavo Vinícius Vieira. Investigação experimental do desempenho térmico de um sistema de coletores solares de tubos evacuados assistidos por termossifões. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024.
Resumo: Diante do crescente desenvolvimento industrial e populacional, a demanda por geração de energia está em constante aumento. Sistemas solares térmicos surgem como uma solução promissora para enfrentar esses desafios, aproveitando o sol como uma fonte de calor inesgotável e com alto potencial de desenvolvimento. Coletores solares de tubos evacuados, que utilizam a irradiância solar e são assistidos por termossifões para aquecer o fluido de trabalho, demonstram grande eficiência. O aquecimento de água em aplicações residenciais, por meio desses coletores solares, pode reduzir consideravelmente o consumo de energia. Além de serem sustentáveis, os coletores solares de tubos evacuados de alta pressão podem ser economicamente vantajosos. Comparados aos coletores solares convencionais, os coletores solares assistidos por termossifões são mais eficientes e operam em temperaturas mais elevadas. Este Trabalho de Conclusão de Curso tem como objetivo avaliar o desempenho térmico de um sistema de três coletores solares de tubos evacuados assistidos por termossifões, utilizando água como fluido de trabalho. Testes experimentais foram conduzidos ao longo de um dia da primavera de 2023 na cidade de Ponta Grossa, estado do Paraná, Região Sul do Brasil. Através da Primeira Lei da Termodinâmica foi observado que a eficiência térmica tanto dos coletores colares analisados individualmente, quanto do sistema variou entre 59% e 85%, sob condições meteorológicas reais. Os resultados indicam que um sistema de coletores solares de tubos evacuados assistidos por termossifões pode ser uma alternativa viável e sustentável para o aquecimento de água.
Abstract: Against of the growing industrial and population development, the demand for energy generation is constantly increasing. Solar thermal systems emerge as a promising solution to address these challenges, harnessing the sun as an inexhaustible heat source with high development potential. Evacuated tube solar collectors, which use solar irradiance and are assisted by thermosyphons to heat the working fluid, demonstrate great efficiency. Water heating in residential applications through these solar collectors can considerably reduce energy consumption. In addition to being sustainable, high pressure evacuated tube solar collectors can be economically advantageous. Compared to conventional solar collectors, thermosyphon-assisted solar collectors are more efficient and operate at higher temperatures. This Completion of Course Work aims to evaluate the thermal performance of a system of three evacuated tube solar collectors assisted by thermosyphons, using water as the working fluid. Experimental tests were conducted over a day in the spring of 2023 in the city of Ponta Grossa, state of Paraná, South Region of Brazil. Through the First Law of Thermodynamics, it was observed that the thermal efficiency of both the individually analyzed solar collectors and the system ranged between 59 and 85% under real weather conditions. The results indicate that a system of evacuated tube solar collectors assisted by thermosyphons can be a viable and sustainable alternative for water heating.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37217
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