PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 2000

Análise numérica da transferência de calor bidimensional em um coletor solar de placa plana.

Autor

Juliano Duarte

Orientador

  • Orientador Edson Luiz Zaparoli

Área de Concentração

Aerodinâmica, Propulsão e Energia

Data de Defesa

2000

Número da Tese

000444268

Resumo

Neste trabalho, são investigados os efeitos de condução e convecção de calor na seção transversal de um coletor solar plano, utilizando as abordagens de transferência de calor bidimensional desacoplada e conjugada. Através de um código comercial, baseado no método numérico de elementos finitos, realizou-se uma solução numérica das equações governantes para determinar as trocas de calor no coletor. Com os resultados obtidos pela abordagem conjugada, que considera a condução no sólido e a convecção no fluido de forma acoplada em um único domínio, verificou-se que o coeficiente de convecção e o número de Nusselt variam localmente, devido a distribuição de temperatura não uniforme na superfície interna do tubo. Entretanto, os valores médios desses parâmetros apresentaram boa concordância com os valores encontrados na literatura, validando assim a hipótese de coeficiente de convecção prescrito e uniforme utilizado pela abordagem desacoplada. Por fim, os resultados numéricos obtidos pela formulação bidimensional desacoplada foram comparados com os da formulação analítica unidimensional normalmente utilizada no projeto de coletores solares. Essa comparação tem como objetivo verificar em que faixa dos parâmetros adimensionais do problema, a formulação unidimensional apresenta as maiores diferenças para a determinação das taxas de calor trocada no coletor. As simulações foram realizadas para regime permanente, convecção forçada em escoamento laminar desenvolvido de um fluido Newtoniano e considerando que as propriedades do sólido e do fluido não variam com a temperatura.

Palavras-chave

Análise numérica Transferência de calor por condução Transferência de calor por convecção Coletores solares Placas planas Método de elementos finitos Mecânica (Física) Física