Estudo numérico de características de escoamento e transferência de calor em coletor solar de tubo evacuado

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Souza, Fábio Ricardo de Oliveira de
• Orientador(a): Oliveski, Rejane De Césaro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Vale do Rio dos Sinos
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Departamento: Escola Politécnica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Energia solar térmica; Tubo evacuado; Simulação numérica; CFD
• Palavras-chave em Inglês: Solar thermal energy; Evacuated tube; Numerical simulation
• Área do conhecimento CNPq: ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica
• Link de acesso: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/4454

Este trabalho apresenta um estudo numérico sobre características de escoamento e transferência de calor em tubo evacuado. A abordagem numérica foi realizada com o software comercial ANSYS-CFX. O modelo numérico adotado é tridimensional e é composto pelas equações da conservação da massa, quantidade de movimento e energia. A malha computacional é do tipo hexaédrica, com refinamento nas regiões de maiores gradientes térmicos e fluidodinâmicos. O modelo implementado foi validado com resultados numéricos da literatura e um estudo de caso foi realizado, considerando variações do ângulo de inclinação do tubo, da variação da taxa de transferência de calor para o tubo e da variação da temperatura da água proveniente do reservatório térmico. Também foram avaliadas duas hipóteses: uma considerando propriedades físicas da água constantes e a outra com propriedades variáveis com a temperatura. Comparações são apresentadas para campos de velocidade e temperatura, vazão mássica e números de Nusselt e de Reynolds. O comparativo entre os resultados obtidos com a hipótese de propriedades constantes, com aqueles obtidos com propriedades variáveis mostra diferenças significativas entre eles, apontando a importância do uso de propriedades variáveis neste tipo de simulação numérica. Os resultados dos estudos paramétricos indicam que o incremento da vazão mássica e da temperatura média de saída do fluido é diretamente proporcional ao incremento do ângulo de inclinação, da taxa de transferência de calor e da temperatura do reservatório térmico.