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Aquecedor Solar de Placas Planas
Carlos Leandro VeigaFelipe Santin Furlan
Aquecedor Solar 2
Motivação
Questões Econômicas e Ambientais
Alta Radiação Solar
Baixa Tecnologia
Aquecedor Solar 3
Componentes
Reservatório térmico
Placas Coletoras
Tubulação
Caixa d´agua
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Projetos complexos
Outras configurações apresentam filtros, sistemas responsáveis pelo controle da vazão e de sistemas de aquecimento auxiliares
Aquecedor Solar 5
Physics-Sun, localizado em Parkent, no Uzbequistão. Serve como fonte de energia para derreter aluminio
Aquecedor Solar 6
Objetivo do trabalho
O objetivo do nosso trabalho é analisar a placa coletora do aquecedor solar de placas planas
Aquecedor Solar 7
A Placa Plana
Formada por tubos aletadosA função das aletas é aumentar a superfície de captação
Aquecedor Solar 8
A Placa Plana
A junção entre tubo e placa tem grande importância na eficiência do aquecedorEssa 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 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 10
A Placa Plana
O comprimento de cada tubo é igual ao comprimento da placa. O valor típico para placas domésticas é de 1m.
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Mecanismos de transferência de calor
Radiação
Condução
Convecção
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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
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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 14
Implementação no Phoenics
A radiação e convecção foram modeladas por dois PLATES
Aquecedor Solar 15
Implementação no Phoenics
Densidade 1,1352 Kg/m³
Viscosidade 18,5932 10^ -6 N*s/m²
Condutividade 0,02566 W/(m*K)
Prandtl 0,71
Reynolds 1,53E+05
Nusselt Medio 231,69
Resultados das equações dos coeficicientes
para Placa Plana
Propriedades do ar a 28ºC
Coeficiente Medio de
Transferencia de
calor por Convecção
5,95 W/(m*K)
•Água sempre entra a 20ºC•Vento de 9,5m/s•Temperatura Ambiente 25°C•Temperatura média da placa de 30ºC•Sol fornece 600W/m²
12510993
025,0005,0998Re
6=
⋅
⋅⋅==
−µ
ρVD
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Resultados Esperados
Coletor Solar de PVC com 1,2mÁgua atinge 45ºC
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Resultados Obtidos
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Resultados Obtidos
Temperatura
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Resultados Obtidos
Velocidade
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Resultados ObtidosTemperatura media na saída=(22,5+32,5)/2=27,5ºC
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Resultados Obtidos
Gradiente de Temperatura((27+36)/2=31,5ºC
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Resultados Obtidos
Efeito da Malha na Superfície
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Resultados Obtidos
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Análise de Convergência
Temperatura e Velocidade não convergeSoma das energia3,69%
Análise z y x CélulasSaldo de
Energia (W)
Irradiação
(W)Erro
Iterações
Pre-simulação 20 31 23 14260 7,04 90 7,82% 4000
Intermediaria 25 56 30 42000 7,41 90 8,23% 4000
Final 25 56 30 42000 3,32 90 3,69% 10000
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Conclusão
Resolver Problema por ParteCompreender os fenômenosSimplificarProblemas com queda da Temperatura na saídaResultados Qualitativamente e Quantitativamente semelhante as referências
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Bibliografia[1] KREITH, F/ BOHN, M.S. Princípios de Transferência de Calor.
Tradução All Tasks, São Paulo, Pioneira Thomson Learning, 2003.[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, 1978.
FIM!Ave