Abstrato

Uma investigação de projetos de recetores de concentradores solares através de teste de calor sensível

Sunita Mahavar

Um sistema recetor solar recolhe a radiação solar num sistema concentrador solar e transfere o calor para o fluido de trabalho do sistema para uma aplicação térmica útil. No presente trabalho, são investigados experimentalmente dois projectos de receptores fabricados localmente num concentrador solar parabólico com uma área de abertura de 7 m ² e um ângulo de bordo de 56°C. Com base no teste de calor sensível do fluido, dois parâmetros de desempenho térmico, taxa de aumento da temperatura do fluido, R _f , e eficiência utilizável do sistema, η _u , são determinados e recomendados para o estudo comparativo de diferentes recetores. As experiências são conduzidas com dois fluidos, água, caudais de 8 L/min e 10 L/min para os recetores, recetor espiral plano de cobre, CSR, e recetor espiral cónico de cobre, CoSR. O Rf _para os receptores CoSR e CSR é de 0,33 e 0,23°C/min, respectivamente para um caudal de 8 L/min. A eficiência utilizável do CoSR e do CSR é determinada em 33% e 17%, respetivamente. A temperatura da superfície do recetor do CSR é superior à do CoSR devido à menor eficiência do CSR. Verifica-se na observação experimental que o procedimento de ensaio de calor sensível diferencia claramente o desempenho dos receptores e é apropriado para estudar o desempenho térmico de diferentes designs de receptores.

Nomenclatura

A _a Área de abertura do concentrador (m ² )

A _r Área da base do receptor (m ² )

Relação de concentração de C _R ; C _w Calor específico da água (J/kg°C)

D _a Diâmetro do concentrador (m)

I _b Irradiância solar do feixe normal no plano de abertura do concentrador (W/m ² )

I _s Irradiância solar global no plano horizontal (W/m ² )

I _{s, média} Insolação solar global média na superfície horizontal (W/m ² ) no período de tempo Δt

M _w Massa de água no tanque de armazenamento (kg)

q _a Taxa de calor disponível para o fluido (W)

q _u Taxa de calor utilizada pelo fluido (W)

S Fluxo solar absorvido na placa receptora (W/m ² )

T _a Temperatura ambiente (°C)

T _r Temperatura de estagnação do receptor (°C)

T _w Temperatura da água no tanque de armazenamento (°C)

T _w,f Temperatura da água no tanque de armazenamento no final do processo de aquecimento (°C)

T _w,I Temperatura da água no tanque de armazenamento no início do processo de aquecimento (°C)

W _s Velocidade do vento (m/s)

Símbolos gregos

α _r Absorção da tinta receptora

Δt Intervalo(s) de tempo

η _u Eficiência térmica utilizada do concentrador

ρ _r Reflectância especular do reflector

θ Ângulo médio de incidência na superfície horizontal (°)

Siglas

Concentrador Paraboloidal Solar Económico ESPC

Concentrador de prato solar paraboloidal SPDC

Fluido de transferência de calor HTF

Receptor espiral de cobre CSR

Receptor espiral cónico de cobre CoSR

Placa plana circular CFP