Intensificação da transferência de calor em coletor solar de placa plana com tubo corrugado sob o efeito termossifão

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Lopes, Ewerton Ferreira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Energia solar; Intensificação da transferência de calor; Coletor solar de placa plana; Tubo corrugado; Efeito termossifão; CFD; Solar energy; Heat transfer enhancement; Flat plate solar collector; Corrugated tube; thermosyphon effect
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/251204

O desenvolvimento de novas tecnologias para a geração e aproveitamento de energia vem aumentando significativamente. Neste cenário, o uso de coletores solares de placa plana para conversão da energia térmica solar em energia térmica destinada ao aquecimento da água para fins residenciais e comerciais tem crescido e promovido a redução do consumo de energia elétrica residencial em até 40%. Uma área promissora, porém, pouco explorada na engenharia, é o estudo da intensificação da transferência de calor nestes dispositivos por meio da modificação de características dimensionais e construtivas dos tubos de elevação, especialmente através de uma abordagem numérica para sistemas passivos que operam sob o efeito termossifão. Isso posto, este trabalho tem por objetivo, investigar por meio da Dinâmica dos Fluidos Computacionais (CFD), o processo de transferência de calor em coletor solar de placa plana, com placa concêntrica ao tubo de elevação, avaliando diferentes diâmetros, ângulo de inclinação e perfis de corrugação sujeitos a fluxo de calor constante. A modelagem numérica considera um escoamento monofásico, incompressível, permanente, tridimensional e laminar, além da aproximação de Boussinesq. Os resultados mostram que aumentos expressivos da taxa de transferência de calor podem ser alcançados por configurações que possuem placas absorvedoras em comparação àquelas que não possuem. Associado a isso, o aumento do diâmetro do tubo possibilitou ganhos de até 5,1% à taxa de transferência de calor, enquanto o aumento do ângulo de inclinação não promoveu ganhos significativos. A configuração R10 P20 de perfil triangular aumentou em 8% o número de Nusselt, enquanto a configuração R5 P20 promoveu ganho de 25% ao desempenho termo-hidráulico.