Desenvolvimento de um coletor solar de calha parabólica estacionário com reservatório térmico

Development of a stationary parabolic trough solar collector with thermal reservoir

dc.contributorMartins, Marcio Arêdes
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7012951085761345
dc.contributorRenato, Natália dos Santos
dc.creatorBarbosa, Eloiny Guimarães
dc.date2019-11-04T13:11:17Z
dc.date2019-11-04T13:11:17Z
dc.date2019-02-22
dc.date.accessioned2023-09-27T20:48:10Z
dc.date.available2023-09-27T20:48:10Z
dc.identifierBARBOSA, Eloiny Guimarães. Desenvolvimento de um coletor solar de calha parabólica estacionário com reservatório térmico. 2019. 69 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2019.
dc.identifierhttps://locus.ufv.br//handle/123456789/27359
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8948263
dc.descriptionA energia solar é uma das mais promissoras fontes de energia renovável e possui um enorme potencial para produção de calor. Contudo, o aproveitamento dessa fonte para aplicações térmicas ainda apresenta limitações, como complexidade de operação e custo. Assim, esse estudo objetivou desenvolver e otimizar um coletor solar de calha parabólica (PTC) estacionário com sistema de armazenamento integrado para produção de energia térmica visando aplicações agroindustriais. O PTC foi dimensionado, projetado e construído afim de reduzir a complexidade e o custo de fabricação e operação, trabalhando em regime de convecção natural. O protótipo possui área de abertura de 1,36 m2 e razão de concentração de 4,39. Um tubo receptor de vidro evacuado de 58 mm de diâmetro e 1,8 m de comprimento foi diretamente conectado ao sistema de armazenamento térmico isolado de 15 L. O dispositivo foi otimizado por meio da investigação do efeito do concentrador solar, do ângulo de inclinação (20,75°; 25,75° e 30,75°), e propriedades do fluido de transferência de calor (água – PTCA e óleo térmico – PTCO). A eficiência óptica, o desempenho térmico e o coeficiente global de perda térmica foram avaliados. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que o uso do concentrador promoveu maior ganho de energia útil, porém, apresentou eficiências instantâneas ligeiramente inferiores quando comparado ao coletor sem concentrador. A inclinação de 20,75° proporcionou maior eficiência óptica e consequentemente maior eficiência instantânea média para os dias avaliados. As eficiências térmicas máximas do PTCA e PTCO foram de 47,8 e 42,6 %, respetivamente. A utilização do óleo térmico resultou em maiores temperaturas (136,4 °C). Os coeficientes globais de perda de calor para os sistemas variaram entre 1,15 e 1,50 W K-1 para o PTCA e 1,04 a 1,11 W K-1 para o PTCO nos dias avaliados, demonstrando que o isolamento do sistema foi adequado, quando comparado com valores reportados na literatura. O custo de fabricação neste estudo apresentou valores inferiores aos encontrados para PTC com sistemas de rastreamento e bombeamento. O PTC proposto configura-se como uma alternativa de grande potencial para diversas aplicações agroindustriais de média temperatura, onde alta eficiência não é necessária e a facilidade de operação é importante.
dc.descriptionThe solar energy is one of the most promising sources of renewable energy and has enormous potential for heat production. However, the use of this source for thermal applications still presents limitations, such as complexity of operation and cost. Thus, this study aimed to develop and optimize a stationary parabolic trough solar collector (PTC) with integrated storage system, for thermal energy production to agroindustrial applications. The PTC was designed and built in order to reduce the complexity and cost of manufacturing and operation, working in a natural convection regime. The prototype has an opening area of 1.36 m2 and a concentration ratio of 4.39. An evacuated glass receiver tube 58 mm in diameter and 1.8 m in length was directly connected to the isolated 15 L thermal storage system. The device was optimized by investigating the effect of the solar concentrator, the angle of inclination (20.75 °, 25.75 ° and 30.75 °), and properties of the heat transfer fluid (water – PTCA and thermal oil – PTCO). The optical efficiency, the thermal performance and the overall coefficient of thermal loss were evaluated. According to the obtained results, it was observed that the use of concentrator promoted greater useful energy gain, however, it presented slightly lower instantaneous efficiencies when compared to the collector without concentrator. The inclination of 20.75 ° provided greater optical efficiency and consequently greater instantaneous average efficiency for the evaluated days. The maximum thermal efficiencies of the PTCA and PTCO were 47.8 and 42.6%, respectively. The use of thermal oil resulted in higher temperatures (136.4 °C). The overall heat loss coefficients for the systems varied between 1.15 and 1.50 W K-1 to PTCA and 1.04 and 1.11 W K-1 to PTCO for the evaluated days, demonstrating that the system isolation is adequate, when compared with values reported in the literature. The manufacturing cost in this study presented lower values than those found for PTC with tracking and pumping systems. The proposed PTC is an alternative of great potential for several medium temperature agroindustrial applications, where high efficiency is not necessary and ease operation is important.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Viçosa
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectColetores solares
dc.subjectEnergia solar
dc.subjectEnergia - Fontes alternativas
dc.subjectTermossifões
dc.subjectColetores solares - Eficiência
dc.subjectEnergização Rural
dc.titleDesenvolvimento de um coletor solar de calha parabólica estacionário com reservatório térmico
dc.titleDevelopment of a stationary parabolic trough solar collector with thermal reservoir
dc.typeDissertação


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