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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
ENGENHARIA MECÂNICA (42001013046P9)
Educação Presencial
AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DO EFEITO DA INCLINAÇÃO DE COLETOR DE TUBO DE VIDRO EVACUADO COM HEAT PIPE NO DESEMPENHO DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR E START-UP
CRISCIELE FERREIRA DOS SANTOS
TESE
10/03/2022

O coletor solar de tubo de vidro evacuado com heat pipe é uma tecnologia que cresce no mercado internacional devido ao seu bom desempenho térmico se comparado ao coletor de placa plana, principalmente ao ser empregado em regiões mais frias, e também devido à sua versatilidade e sua facilidade de montagem. Outra motivação para seu uso refere-se à sua manutenção, já que o design do coletor solar de tubo de vidro evacuado com heat pipe permite a reposição dos tubos de vidro de modo simples, caso esses quebrem. Neste caso não haverá desperdício de água, porque a mesma não circula no interior dos tubos de vidro. Além disso, a expansão do uso de coletores solares para aquecimento da água doméstica em grandes centros urbanos aponta uma necessidade e desejo crescente de integrar os mesmos à estrutura arquitetônica dos prédios e casas. Com isso, muitos projetos têm aplicado esse tipo de coletor para atender as necessidades estéticas desejáveis nas construções modernas. De modo a incentivar o uso não convencional desses coletores no Brasil, ou seja, em aplicações tais como instalados em fachadas ou sacadas, o presente trabalho foi desenvolvido para avaliar experimentalmente o efeito da inclinação do coletor no desempenho da transferência de calor do mesmo. Esse estudo é importante tendo em vista que o método de transferência de calor em um coletor de tubo de vidro evacuado é através da circulação bifásica do fluido de trabalho dentro do heat pipe e essa circulação está correlacionada a inclinação do heat pipe, visto que a força gravitacional atuando na direção axial do heat pipe varia com a inclinação e com isso afeta o movimento do vapor e líquido no seu interior. Adicionalmente, a influência do ângulo de inclinação em relação ao tempo de inicialização do heat pipe (start-up) foi avaliada. Para poder estudar esse efeito da inclinação do heat pipe na transferência de calor foi desenvolvida uma bancada experimental indoor, em que o efeito da incidência de irradiação solar no tubo foi simulado, através de um fio elétrico resistivo alocado na aleta metálica, no interior do tubo de vidro. Os parâmetros variados foram a temperatura da água circulando através do condensador do heat pipe, a potência dissipada na seção evaporativa e a inclinação da bancada. É indicada uma forte correlação da potência dissipada com a diferença de temperatura da água escoando através do condensador e também com a temperatura ao longo do comprimento do evaporador. Já o start-up do heat pipe é menor quando a potência dissipada é maior. Além disso, é observada que existe uma influência do ângulo de inclinação na diferença de temperatura da água, porém essa relação não apresenta uma tendência óbvia ou bem definida.

Coletor de tubo de vidro evacuado;Heat pipe;Start-up;Transferência de calor bifásica
The evacuated glass tube solar collector with heat pipe is a growing technology in the international market due to its good thermal performance compared to the flat plate collector mainly when used in colder regions. Also due to its versatility and its ease assembling. Another motivation for its use refers to its maintenance, since the design of the evacuated glass tube solar collector with heat pipe allows the replacement of the glass tubes in a simple way, in case they break. And also without wasting water, since the water does not circulate inside the glass tubes. In addition, the expansion of the use of solar collectors for heating domestic water in large urban centers points to a growing need and desire to integrate them into the architectural structure of buildings and houses, with this many projects have applied this type of collector to serve the desirable aesthetic needs in modern constructions. In order to encourage the unconventional use of these collectors in Brazil, that is, in applications such as installed on facades or balconies, the present work was developed to experimentally evaluate the effect of the collector’s inclination on its heat transfer performance. This study is important because the method of heat transfer in an evacuated glass tube collector is through the two-phase circulation of the working fluid within the heat pipe and this circulation is correlated with the slope of the heat pipe, since the gravitational force acting on the axial direction of the heat pipe varies with inclination and thus affects the movement of vapor and liquid within the heat pipe. Additionally, the influence of the tilt angle in relation to the start-up of the heat pipe was evaluated. In order to study the effect of the heat pipe’s slope on heat transfer, an experimental indoor bench was developed in which the effect of the incidence of solar irradiation on the tube was simulated through a resistive electric heater placed in the metallic fin inside the glass tube. The parameters varied were the temperature of the water circulating through the heat pipe’s condenser, the power dissipated in the evaporative section and the slope of the bench. A strong correlation of power dissipation with the difference in temperature of the water flowing through the condenser and also with the temperature along the length of the evaporator is indicated, also the start-up is smaller when the dissipated power is greater. Furthermore, it is observed that there is an influence of the inclination angle on the water temperature difference, but this relationship does not present an obvious or well-defined behaviour.
Evacuated glass tube solar collector;Heat pipe;Start-up;Two-phase heat transfer
1
92
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
O trabalho possui divulgação autorizada
TESE_Crisciele_Ferreira_Santos.pdf

Contexto

ENERGIA
ENERGIAS RENOVÁVEIS
ANALISE DE DESEMPENHO DE DIFERENTES TECNOLOGIAS DE AQUECEDORES SOLARES DE AGUA

Banca Examinadora

ARNO KRENZINGER
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ARNO KRENZINGER Docente - PERMANENTE
ADRIANE PRISCO PETRY Docente - PERMANENTE
REJANE DE CESARO OLIVESKI Participante Externo
SAMUEL LUNA DE ABREU Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 51

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Empresas
Sim
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