IES - Dissertação

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Navegando IES - Dissertação por Assunto "Bancada didática"

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    Projeto e Desenvolvimento de um Concentrador Solar Tipo Calha Parabólica de Baixo Custo Auxiliado por Sistema de Rastreamento Solar
    (2022) Fiamonzini, Luciano Ari; Orientador
    A energia solar é considerada uma fonte de energia renovável, encontrada de forma abundante na natureza, e se apresenta como uma opção de grande interesse na geração de energia, reduzindo as emissões de carbono (CO2), e ao mesmo tempo, participando da segurança energética, sendo este um dos maiores desafios tecnológicos do século XXI. No que respeita às tecnologias de sistemas de concentração solar, conhecidas internacionalmente como CSP (Concentrated Solar Power – Energia Solar Térmica Concentrada), estas são encontradas tanto no meio industrial como científico. Sendo o coletor solar de calha parabólica (CSCP), a mais estuda e conhecida internacionalmente, possuindo diversas aplicações, tais como: geração de energia elétrica, dessalinização, geração de vapor, sistemas de refrigeração, dentre outras. No entanto, é notório o aumento na pesquisa e no desenvolvimento (P&D) de novos materiais, geometrias do tubo absorvedor, sistemas de rastreamento solar (Solar Tracking) e utilização de novos fluidos de trabalho (óleos térmicos, nanofluidos) que têm o intuito de melhorar, o desempenho dos CSCP. Desta forma, o presente trabalho trata sobre o desenvolvimento de um protótipo CSCP de baixo custo para fins didáticos e de pesquisa. O CSCP foi construído com um ângulo de borda de 120°, área de abertura de 2,2 m² e tubo absorvedor de cobre de 42mm de diâmetro externo sem envelope de vidro. A estrutura da calha é composta de chapas de madeira cortadas no formato parabólico, onde é apoiado uma chapa de aço galvanizado revestida com um filme refletivo solarium. O sistema de rastreamento solar é do tipo ativo de dois eixos, para isto, utiliza-se sensores foto resistivos para a determinação da posição solar e de atuadores elétricos para a correção do posicionamento da calha. Por outro lado, o sistema de monitoramento foi desenvolvido por meio de um painel interativo para a visualização; dos parâmetros de funcionamento dos elementos sensores, termopares que medem a temperatura de entrada e saída no tubo absorvedor, e sensor de fluxo, para a medição da vazão do fluido de transporte de calor. Cabe ressaltar, que os ensaios laboratoriais foram realizados com agua deionizada. Com respeito aos limites de operação, foram estabelecidas duas condições de ensaios. O primeiro buscou avaliar a eficiência do coletor para diferentes temperaturas, assim, a temperatura de entrada foi variada, na faixa de 30 a 70 °C, apresentando uma vazão fixa de 0,020Kg/s. No segundo caso buscou-se avaliar a eficiência do coletor para diferentes vazões, para isto, o coletor foi submetido a vazões mássicas de 0,002 à 0,030 Kg/s. Assim, o coletor proposto obteve um rendimento em função da temperatura representada pela expressão η=0,332-1,867 c', onde c' é um parâmetro que relaciona a temperatura de entrada à temperatura ambiente em função da radiação solar disponível. Para a eficiência em função da vazão, obteve o melhor rendimento quando o regime do escoamento se tornava turbulento. Pode-se concluir que o coletor solar proposto obteve um rendimento menor quando comparado a outros coletores da literatura, este fato pode ser assumido pelas perdas associadas à difusidade do refletor da calha parabólica e perdas térmicas por convecção no tubo absorvedor (eficiência ótica, fator de remoção e coeficiente de perda térmica).
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    Projeto e Desenvolvimento de um Concentrador Solar Tipo Calha Parabólica de Baixo Custo Auxiliado por Sistema de Rastreamento Solar
    (2022) Fiamonzini, Luciano Ari; Orientador
    A energia solar é considerada uma fonte de energia renovável, encontrada de forma abundante na natureza, e se apresenta como uma opção de grande interesse na geração de energia, reduzindo as emissões de carbono (CO2), e ao mesmo tempo, participando da segurança energética, sendo este um dos maiores desafios tecnológicos do século XXI. No que respeita às tecnologias de sistemas de concentração solar, conhecidas internacionalmente como CSP (Concentrated Solar Power – Energia Solar Térmica Concentrada), estas são encontradas tanto no meio industrial como científico. Sendo o coletor solar de calha parabólica (CSCP), a mais estuda e conhecida internacionalmente, possuindo diversas aplicações, tais como: geração de energia elétrica, dessalinização, geração de vapor, sistemas de refrigeração, dentre outras. No entanto, é notório o aumento na pesquisa e no desenvolvimento (P&D) de novos materiais, geometrias do tubo absorvedor, sistemas de rastreamento solar (Solar Tracking) e utilização de novos fluidos de trabalho (óleos térmicos, nanofluidos) que têm o intuito de melhorar, o desempenho dos CSCP. Desta forma, o presente trabalho trata sobre o desenvolvimento de um protótipo CSCP de baixo custo para fins didáticos e de pesquisa. O CSCP foi construído com um ângulo de borda de 120°, área de abertura de 2,2 m² e tubo absorvedor de cobre de 42mm de diâmetro externo sem envelope de vidro. A estrutura da calha é composta de chapas de madeira cortadas no formato parabólico, onde é apoiado uma chapa de aço galvanizado revestida com um filme refletivo solarium. O sistema de rastreamento solar é do tipo ativo de dois eixos, para isto, utiliza-se sensores foto resistivos para a determinação da posição solar e de atuadores elétricos para a correção do posicionamento da calha. Por outro lado, o sistema de monitoramento foi desenvolvido por meio de um painel interativo para a visualização; dos parâmetros de funcionamento dos elementos sensores, termopares que medem a temperatura de entrada e saída no tubo absorvedor, e sensor de fluxo, para a medição da vazão do fluido de transporte de calor. Cabe ressaltar, que os ensaios laboratoriais foram realizados com agua deionizada. Com respeito aos limites de operação, foram estabelecidas duas condições de ensaios. O primeiro buscou avaliar a eficiência do coletor para diferentes temperaturas, assim, a temperatura de entrada foi variada, na faixa de 30 a 70 °C, apresentando uma vazão fixa de 0,020Kg/s. No segundo caso buscou-se avaliar a eficiência do coletor para diferentes vazões, para isto, o coletor foi submetido a vazões mássicas de 0,002 à 0,030 Kg/s. Assim, o coletor proposto obteve um rendimento em função da temperatura representada pela expressão η=0,332-1,867 c', onde c' é um parâmetro que relaciona a temperatura de entrada à temperatura ambiente em função da radiação solar disponível. Para a eficiência em função da vazão, obteve o melhor rendimento quando o regime do escoamento se tornava turbulento. Pode-se concluir que o coletor solar proposto obteve um rendimento menor quando comparado a outros coletores da literatura, este fato pode ser assumido pelas perdas associadas à difusidade do refletor da calha parabólica e perdas térmicas por convecção no tubo absorvedor (eficiência ótica, fator de remoção e coeficiente de perda térmica).