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Título: Desenvolvimento de um coletor solar assistido por termossifões
Autor(es): Marquardt, Larissa dos Santos
Borges, Valquiria Yurie Sakuma
Orientador(es): Santos, Paulo Henrique Dias dos
Palavras-chave: Coletores solares
Metodologia - Desenvolvimento
Termossifões
Permutadores térmicos
Engenharia mecânica
Solar collectors
Methodology - Development
Thermosyphons
Heat exchangers
Mechanical engineering
Data do documento: 19-Nov-2015
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: MARQUARDT, Larissa dos Santos; BORGES, Valquiria Yurie Sakuma. Desenvolvimento de um coletor solar assistido por termossifões. 2015. 79 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015.
Resumo: No Brasil uma parte significativa da energia elétrica utilizada nas residências se destina ao aquecimento de água. Em razão do custo elevado da energia elétrica, coletores solares vêm sendo cada vez mais utilizados para o aquecimento de água nas residências. Os coletores solares têm se destacado, pois promovem o aquecimento de água através da irradiação solar, que é uma fonte de energia disponível e renovável. Os principais tipos de coletores solares são os de placa plana e os de concentração. Dentre eles, existem os coletores solares assistidos por termossifões (ou a vácuo) que são os mais eficientes. Esses coletores solares têm sido desenvolvidos em alguns países da Ásia, Canadá, Estados Unidos da América e Oriente Médio, enquanto que no Brasil eles ainda estão começando seu desenvolvimento. Nesse Trabalho de Conclusão de Curso, será apresentada uma metodologia de desenvolvimento e testes experimentais de um coletor solar assistido por termossifões. Primeiro é apresentado o processo de construção e de teste de cinco termossifões. Os termossifões foram testados individualmente para diferentes potências, razões de preenchimento e ângulo de inclinação para avaliar os seus comportamentos térmicos. Um modelo matemático simplificado, baseado nos limites de operação, foi utilizado para auxiliar no desenvolvimento dos termossifões. Após a construção e a qualificação através de testes experimentais dos termossifões, estes foram acoplados no coletor solar. E na sequência, o coletor solar assistido por cinco termossifões foi desenvolvido e testado em laboratório. Os testes mostraram que a eficiência térmica quando o coletor estava em uma angulação de 9° foi de 59%, para a inclinação de 17° a eficiência térmica calculada foi de 69% e finalmente, para a inclinação de 25° a eficiência térmica foi de 74%. Esses valores demonstraram que o coletor solar assistido por termossifões possui uma eficiência térmica superior ao coletor solar de placa plana convencional testado por Carvalho e Sionek.
Abstract: In Brazil, a significant part of the electricity consumed on residences is for water heating. Worried about electricity high costs, solar collectors have been more used for this purpose. They have been highlighted, because solar collectors may promote water heating through solar irradiation, which is power source available and renewable. The main kinds of solar collectors are the flat plate and the focus ones. Between them, there are the solar collectors assisted by thermosyphon (or by vacuum) which are more efficient. These solar collectors have been developed in some Asian countries, Canada, USA and Middle East, meanwhile Brazil they are starting its process. On this term paper, will be presented a development methodology and experimental tests of a solar collector assisted by thermosyphon. First of all, it is stated the building process and five thermosyphon tests. They were tested individually for some different potential, filling ratios and tilt angle to evaluate its thermal behavior. A simple mathematical model, based on the operation limits, was applied to help in the thermosyphon development. After the construction and qualification through thermosyphons experimental tests, they were attached on solar collector. In sequence, the solar collector assisted by five thermosyphons was developed and tested on the laboratory. These tests showed that the thermal efficiency the collector was 59 % in a tilt angle of 9°, 69 % in a tilt angle of 17° and, finally, when the tilt angle was 25°, the thermal efficiency was 74 %. These values demonstrate that the solar collector assisted by thermosyphon has a higher thermal efficiency to conventional flat-plate solar collector tested by Carvalho and Sionek .
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10162
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