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Título: Modelagem matemática de um termossifão aplicado a coletores solares compactos
Autor(es): Vicente, Kianny Aparecida Taborda
Reis, Layze dos Santos
Orientador(es): Santos, Paulo Henrique Dias dos
Palavras-chave: Sistemas de energia fotovoltaica
Coletores solares
Computação - Matemática
Calor - Transmissão
Photovoltaic power systems
Solar collectors
Computer - Mathematics
Heat - Transmission
Data do documento: 8-Ago-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: VICENTE, Kianny Aparecida Taborda; REIS, Layze dos Santos. Modelagem matemática de um termossifão aplicado a coletores solares compactos. 2014. 86 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014.
Resumo: Nos últimos anos, o uso da energia solar no aquecimento de água para uso doméstico tem aumentado por se tratar de uma energia limpa e pela economia que pode trazer. Por essa razão, o desenvolvimento de um sistema compacto e eficaz é visto como uma grande oportunidade. Tais sistemas compactos são denominados coletores solares a vácuo ou assistidos por termossifões. Nesses dispositivos, utiliza-se o calor latente (mudança de fase que ocorre internamente aos termossifões) de um fluido de trabalho para intensificar a transferência de energia sob a forma de calor da irradiação solar para o aquecimento de água. Neste Trabalho de Conclusão de Curso, será apresentada uma análise teórica e experimental de dois termossifões que podem ser utilizados para tais coletores solares. Na análise teórica, é apresentada uma modelagem matemática baseada nos limites de operação dos termossifões. A seguir, um modelo de resistências térmicas equivalentes é proposto para o cálculo da temperatura de operação do fluido e da taxa de transferência de calor. Para a análise experimental, foram construídos dois termossifões feitos de cobre e tendo água como fluido de trabalho: um termossifão com 21 cm de comprimento e outro de 50 cm de comprimento. Esses termossifões foram testados na posição vertical para algumas faixas de potências (o termossifão de 21 cm foi testado sob potências de 5 até 20 W; o termossifão de 50 cm foi testado sob potências de 30 até 60 W) e operaram de forma satisfatória em todos os testes. Com os dados experimentais obtidos, foram realizadas as análises da transferência de calor. A partir dessa análise foi possível determinar a vazão mássica interna aos termossifões (para o termossifão de 21 cm ficou na ordem de E-06 kg/s e para o termossifão de 50 cm ficou na ordem de E-05 kg/s), bem como o coeficiente de transferência de calor por convecção interna na região do condensador, que variou entre E+03 e E+04 W/m2-K. De posse dos dados de vazão mássica e destes coeficientes de transferência de calor por convecção internos, foi possível dimensionar o coletor solar assistido por termossifões.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6628
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