Determinação da eficiência de um coletor solar de placa plana operando com nanofluidos MgO-água

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Coronado, Leonardo José Geovo
• Orientador(a): Mendiburu Zevallos, Andrés Armando
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Coletor solar; Desempenho térmico; Otimização
• Palavras-chave em Inglês: Flat plate solar collector; Nanofluid; Transposition model; Decomposition model; Solar energy
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/238452

Os coletores solares de placa plana, operando com nanofluidos, se tornaram uma alternativa importante para o aproveitamento da irradiação solar como fonte de energia para aplicações como a refrigeração solar por absorção. Um coletor solar de placa plana (CSPP) absorve a irradiação solar mediante a placa absorvedora e transfere calor para o fluido de trabalho. Os nanofluidos são uma alternativa potencial para melhorar significativamente o desempenho dos coletores solares, aprimorando os processos de transferência de calor. Neste trabalho, foi realizada uma modelagem em regime permanente de um coletor solar de placa plana utilizando o software MATLAB. Considerou-se a determinação da irradiação solar incidente sobre o CSPP através da combinação de modelos de decomposição e transposição. Diferentes modelos disponíveis na literatura foram estudados, aqueles que apresentaram uma maior concordância com os dados padrão foram os modelos nomeados como OH-Pe, Er-Pe, Re-Pe. A eficiência do CSPP foi determinada para sua operação com o nanofluido MgO/Água. Os seguintes parâmetros foram considerados para avaliar o desempenho do CSPP: a concentração de nanopartículas, a vazão mássica e a irradiação solar. Os resultados indicam que para uma concentração de 0,5 vol% do nanofluido MgO/Água o CSPP apresentou a maior eficiência, mostrando um aumento relativo com respeito à eficiência térmica do fluido base (água pura) de 18,76%. A máxima eficiência térmica foi atingida para uma vazão mássica de 0,09 kg/s. Com o aumento da irradiação solar a eficiência térmica do coletor aumenta. Comparando o CSPP trabalhando com água pura e com MgO/Água, observou-se que para uma mesma temperatura de saída o CSPP pode ter uma redução máxima de 15,80% da área para uma concentração de 0,5 vol% de MgO em água. Os resultados obtidos mostram que com o emprego de nanofluidos os CSPP podem reduzir custos e ser mais eficientes.