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Coletor Solar de Placas Planas Ranyer Soares de OliveiraR.A. 092768 Mauro Oliveira Borges JúniorR.A. 092381 Cássio Dias GoesR.A. 090730.

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1 Coletor Solar de Placas Planas Ranyer Soares de OliveiraR.A Mauro Oliveira Borges JúniorR.A Cássio Dias GoesR.A

2 Transmissão de calor: Condução, convecção e radiação Parte absorvida, refletida e transferida ao fluido Custo elevado, porém ganhos ambientais e energéticos. Uso do Phoenics: Conceitos de Transferência de Calor, Mecânica dos Fluidos e Métodos Numéricos. Introdução e motivação

3 Através do Phoenics e simulação numérica construir modelo físico de um coletor solar: Movimento dos fluidos Transferência entre trocador e água Comparação dos resultados da simulação com resultados teóricos. Objetivos

4 Cobertura: Cria efeito estufa – Espessura do vidro de 3 a 4 mm. Espaço de ar (cavidade): Evitar condução – Espessura 18 mm. Placa absorvedora: Cobre ou alumínio -> Transferir energia para água. Isolamento: Evitar troca de calor para o ambiente. Componentes do sistema

5 Referência: Coletor CSi2 – SODRAMAR Geometria ModeloCLh1h2h3 CSi2330 mm2000 mm3 mm18 mm1 mm ModeloÁrea de captaçãoVazão ideal por placaPeso coletor vazioPeso coletor cheioVolume interno CSi20.66 m m 3 /h1800 g3900 g2.1 litros

6 Cálculos

7 Formas de troca de calor com o meio: Fenômenos Físicos

8 Radiação incide no coletor: 1000 W/m² Radiação incidente na placa de cobre: 920 W/m² Temperatura ambiente: 25°C Água entra a 25°C e sai a 28°C Velocidade do vento: 2 m/s Condições de contorno

9 Formulação do problema

10

11 Modelagem Phoenics

12 Força gravitacional: Decomposição em x e y Iteração Phoenics: 2000 Malha: Equilíbrio de tempo e descrição do problema Modelagem Phoenics XYZ Domain Size Number of cells Power111

13 PropriedadesIteração 1Iteração 2Iteração 3 Temperatura externa vidro [K] ,24 Temperatura ambiente [K]298 Pr0,70560,707 k0,027040,0263 Nu L 287, , h de convecção do vidro3,88833,7844 h de radiação do vidro6, , ,58435 h equivalente do vidr9,991299, , Radiação Incidente na placa de cobre [W/m2]920 Radiação emitida pela placa de cobre para o vidro [W/m2]013, ,26850 Radiação que efetivamente aquece o cobre [W/m2]920906, ,73149 Resultados Temperatura do cobre [K]313,49313,29 Temperatura interna do vidro [K]300,27300,3300,33 Temperatura externa do vidro [K]300300,24300,2373 Radiação que aquece a placa de cobre [W]607,2598,28598,44 Troca entre Vidro e Ambiente [W]-13,18-12,89-12,9 Troca entre cobre e água [W]-594,01-595,39-585,54 Eficiência90,00 %88,69 %88,71 % Teste de convergência Diferença entre temperatura externa do vidro na iteração i e i-1 -17,850,24-0,00263

14 Perfil de velocidade Convecção natural -> Sentido anti-horário Atrito com as paredes Resultados

15 Perfil de temperatura Temperatura média na placa de vidro: 27,1 °C Temperatura média na placa de cobre: 40,17°C Resultados

16

17 Fenômeno de transferência de calor Eficiência real menor que 80% Eficiência calculada 88,68% Modelo computacional Conclusão


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