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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25990| Título: | Estudo numérico-experimental de um protótipo de coletor solar compacto assistido por termossifões |
| Título(s) alternativo(s): | Numerical-experimental study of a compact solar collector prototype assisted by thermosyphons |
| Autor(es): | Rossi, Giovane Nogueira Moreira, Samuel Heusi |
| Orientador(es): | Alves, Thiago Antonini |
| Palavras-chave: | Recursos naturais renováveis Energia solar Coletores solares Tubos de calor Análise numérica Renewable natural resources Solar energy Solar collectors Heat pipes Numerical analysis |
| Data do documento: | 11-Mai-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | ROSSI, Giovane Nogueira; MOREIRA, Samuel Heusi. Estudo numérico-experimental de um protótipo de coletor solar compacto assistido por termossifões. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2021. |
| Resumo: | 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. |
| Abstract: | The search for alternative sources of energy is increasingly necessary. Brazil has a great solar energy potential, however, only 0.4% of the total produced energy in the country comes from this source. One of the applications of solar energy is the use of solar collectors for direct transformation of thermal energy supplied by solar radiation. When it comes to solar collectors, one that stands out is the solar collector assisted by thermosyphons. This kind of collector is a viable alternative for water heating, reducing the usage of other conventional sources of energy for this purpose. Solar collector assisted by thermosyphons, in addition of operating at higher temperature if compared to other configuration of solar collectors, have shown higher efficiencies and it can also be more compact. This paper has as its objective to study a compact solar collector prototype assisted by seven thermosyphons, both numerical and experimentally, operating in real condition in the experimental analysis so that a numerical analysis could be performed in the same operating conditions. In the experimental investigation a compact solar collector prototype assisted by seven thermosyphons built by Espirito Santo (2017) was used. The volumetric flow of 0.5L/min and 1.0L/min and a work slope of 25º were the working parameters perform the experimental tests of the compact solar collector assisted by seven thermosyphons. With the data collected in the experimental analysis a numerical simulation was done on ANSYS/FluentTM 19.2. The governing equations with its boundary conditions were solved numerically using the Volume Control Method, within a unique domain through a coupled procedure. The thermal fluid dynamics results parameters of interest from the experimental and numerical analysis were obtained considering the first 10 minutes and the last 5 minutes of each test, with satisfactory results. The compact solar collector prototype performance is higher than 85% in terms of efficiency in most of the test’s configurations. Thus, its concluded that this type of compact solar collector is a viable alternative for the purpose of water heating. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25990 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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