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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem dinâmica de um sistema solar termossifão usando coletores atmosféricos de plástico
Other Titles: Dynamic modeling of a thermosyphon solar system using atmospheric plastic collecto
metadata.dc.creator: Julio Jurado, Dóris Amélia
metadata.dc.contributor.advisor1: Mendoza, Oscar Saul Hernandez
metadata.dc.contributor.referee1: Burjaili, Mauro Marques
metadata.dc.contributor.referee2: Santos, Antonio Moreira dos
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho apresenta o modelo dinâmico de um sistema solar termossifão formado por duas placas absorvedoras de PVC de 1,44 m2 de área y um reservatório vertical de polipropileno de 120 litros. O modelo foi validado com dados experimentais obtidos em Uberlândia, Brasil, latitude 18°55’23”S, durante o inverno (agosto e setembro) de 2003 em dias claros. O reservatório foi enchido com água a noite anterior ao experimento e as leituras foram registradas no teste durante o dia. Fez-se o registro das temperaturas (em cinco níveis no reservatório, entrada e saída do coletor), assim como as condições climáticas: radiação solar no plano do coletor e temperatura ambiente. O sistema desenvolvido usa material reciclado, comumente encontrado nas cidades brasileiras e material hidráulico normalmente usado em sistemas de abastecimento de água residencial. A máxima temperatura da água é limitada a 60°C a fim de evitar falhas nas uniões de PVC. O modelo dinâmico desenvolvido é simples e consiste em duas partes: o balanço de energia da placa coletora e o reservatório estratificado. O modelo matemático do absorvedor descreve a temperatura de saída como função da radiação, a taxa mássica e as perdas térmicas. Adotou-se o modelo de reservatório estratificado (Duffie & Beckman, 1980), que supõe o tanque dividido em N seções de temperatura uniforme, e se escolheu simular para 10 seções. É estimado um valor inicial da taxa mássica, para avaliar a distribuição de temperatura no sistema. A taxa mássica é recalculada posteriormente em um processo iterativo, através do balanço das forcas de empuxo com as perdas de carga por atrito. Os resultados mostram boa concordância entre as simulações e os resultados experimentais. O modelo validado pode ser usado para encontrar a melhor relação entre a área coletora e a capacidade do reservatório térmico para qualquer localidade do Brasil. Os estudos apresentados mostram a potencialidade do sistema quando usado como sistema de aquecimento em grupos habitacionais de baixos recursos econômicos.
Abstract: This work presents the dynamic model of a thermosyphon solar system consisting of two PVC double walled absorber plate collectors of 1,44 m2 of area and 120 I polypropylene vertical storage tank. The model was validated with experimental data obtained in Uberlandia, Brazil, latitude 18°55’23”S, during winter time (August and September, 2003) in clear days. The storage tank was filled up with water the night before the test and the temperature readings were recorded for the next day’s test. Temperatures were recorded (in five reservoir levels, at collectors entrance and output), as well as weather conditions like solar irradiation on collector plate plane and environmental temperature. The system developed uses recycled material, usually found in Brazilian cities, and hydraulic material commercially available, normally used in cold water residential systems. The maximum hot water temperature obtained is limited to 60°C in order to avoid fails in the PVC junctions and in other materials used in the system. The dynamic model developed is a simple one that consists of two parts: the energy balance of the solar collector plates and the stratified tank. Mathematical model of the absorber plate describes output temperature as a function of radiation, mass flow rate and thermal losses. Partially stratified tank model (Duffie & Beckman, 1980) was adopted. Model approaches the thermal stratification of the tank by assuming that the tank consists of N fullymixed volume segments. A number of 10 nodes were chosen. An initial estimated value of flow rate is used to evaluate the temperature distribution around the thermosyphon loop. An estimate of the thermosyphon head may be found based on relative positions of the tank and collector. The flow rate is that which balances the thermosyphon buoyancy forces with the frictional resistance in the flow circuit. The results show good agreement between simulated and experimental results. The validated simulation model is then used to found the best relationship between collector area and capacity of storage tank for known locations. The preliminary studies presented show the systems potentialities when used as domestic heating system in low-income habitational groups.
Keywords: Energia - Fontes alternativas
Aquecimento solar
Coletores solares
Aquecedores solares de água
Energia solar
Engenharia mecânica
Modelagem
Sistema de aquecimento solar de água
Termossifão
Thermosyphon
Solar water heating system
Modelling
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: JÚLIO JURADO, Dóris Amélia. Modelagem dinâmica de um sistema solar termossifão usando coletores atmosféricos de plástico. 2004. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2004.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19589
Issue Date: 2-Aug-2004
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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