Modelagem e construção de uma bancada experimental para avaliação de sistema termossifão

Abstract

Com a crescente preocupação mundial por fontes de energia renováveis e novas matrizes energéticas, aumenta-se também a necessidade de estudos na área de eficiência energética, na proporção que podem fornecer novos meios, métodos e práticas mais eficientes e sustentáveis de se obter energia útil. Assim, nesse trabalho é demonstrada a construção de uma bancada experimental de baixo custo para testes em coletores solares de placa plana do tipo estáticos. Para isto, é preciso levantar os principais pontos que a bancada precisa oferecer para contemplar a maior quantidade de estudos possíveis, tais como: mudança de angulação, inserção de dispositivos para aumento das taxas de transferência de calor e troca do tubo do coletor solar. Com os principais pontos definidos, segue-se para a modelagem 3D e 2D da bancada, seguido da montagem da mesma nos laboratórios da FEIS-UNESP. Visando implementar a digitalização no trabalho, e também facilitar a coleta de dados, desenvolve-se um aquisitor de dados em Arduino + Processing, que coletará os dados de todos os termopares dispostos na bancada experimental. Findo o trabalho, resulta uma bancada com potencial para inúmeros testes, dentre eles: Mudança de ângulos do coletor solar, mudança do tubo do coletor solar, mudança das aletas do coletor solar, mudança da potência irradiada para o coletor solar, bem como acrescentar ainda mais termopares para um estudo mais completo da distribuição térmica tanto no tubo quanto nas aletas do coletor solar. Para futuros estudos, ainda pode-se avaliar o aquisitor de dados e verificar a possibilidade de aumentar a frequência de coleta de dados para realizar um estudo em regime transitório do coletor solar. Disponibiliza-se desenhos técnicos, bem como a programação usada no desenvolvimento da bancada.

With the global concern over renewable energy sources and new energetic sources increasing, there is also a necessity to develop further studies in the energy efficiency field, where new methods and practices can be developed to achieve new forms to obtain useful energy. Therefore, in this study is presented a construction of a low cost experimental workbench for static flat plane solar collector testing. For this, it is needed to raise the main targets that will allow the workbench to be useful in the most variety experiments, i.e. angle changing, passive devices to increase the heat transfer flow and exchange of the collector tube, among others. With the main goals defined, the next step is to design a 3D/2D workbench model, followed by the workbench assembly in the FEIS-UNESP labs. Looking for the implementation of the digitalization in this work, and to make the data collecting easier, an data acquisitor is developed in Arduino + Processing, which will collect the thermal response of the solar collector. Finally, there is a workbench with potential for numerous researches such as: angle change of the solar collector, solar collector tube exchanging, change on the irradiated power over the solar collector, as well as to add even more termopairs for a complete study of the thermal distribution in the tube and in the solar collector fins. For further studies, the acquisitor can be studied to have its collect frequency increased, to study the transient flow in the solar collector. All the drawings and codes are available in this work.