TRANSFERENCIA DE CALOR
COLETOR SOLAR
PRESENTADO A:
GUSTAVO GUZMÁN
PRESENTADO POR:
DE LA HOZ JOSÉ
ESTRADA LUIS JULIANO
MORENO ELAINE
OÑATE JESUS
PALLARES DANIEL
ROJAS JUAN
UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO
BARRANQUILLA
2019
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Colector solar ejercicio, Ejercicios de Calor y Transferencia de Masa
Transferencia de calor ejercicio
Tipo: Ejercicios
2018/2019
1 / 12
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TRANSFERENCIA DE CALOR
COLETOR SOLAR
PRESENTADO A:
GUSTAVO GUZMÁN
PRESENTADO POR:
DE LA HOZ JOSÉ
ESTRADA LUIS JULIANO
MORENO ELAINE
OÑATE JESUS
PALLARES DANIEL
ROJAS JUAN
UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO
BARRANQUILLA
COLETOR SOLAR
El colector solar de cilindro parabólico es un tipo de captador solar térmico. Este tipo de panel solar utilizado en instalaciones de energía solar térmica utiliza cilindros parabólicos para concentrar toda la radiación solar en un punto. Por el foco de la parábola pasa una tubería que recibe los rayos concentrados del Sol, donde se calienta el fluido, normalmente un aceite térmico. Actualmente el fluido alcanza temperaturas próximas a 400º C. Hasta hace poco, la utilización de sistemas solares térmicos de concentración CCP estaba restringida al campo de la investigación, la industria o la generación de electricidad, ya que esta tecnología requería sistemas complejos de seguimiento y grandes superficies para ubicarlos. Los captadores están formados por unas conducciones con un revestimiento selectivo que recorren longitudinalmente el captador y que actúan de absorbedor. Estas conducciones reciben la radiación solar reflejada por las paredes curvas que las rodean, logrando así una cantidad de energía superior por unidad de superficie de absorbedor (vatio / m2).
Componentes de un captador solar de cilindro parabólico
Los principales componentes de un captador solar de cilindro parabólico son: La estructura metálica para dar rigidez al conjunto. El reflector cilindro-parabólico: La función del receptor cilindro parabólico es concentrar la radiación solar sobre el tubo absorbente. Para ello se construye con materiales reflejantes. En la actualidad los medios de soporte más utilizados son la chapa metálica, el vidrio y el plástico. El tubo absorbedor: Consta de dos tubos concéntricos separados por una capa de vacío. El interior, por el que circula el fluido que se calienta es metálico y el exterior de cristal. El fluido de trabajo que circula por el tubo interior es diferente según la tecnología. El sistema de seguimiento del Sol: El sistema seguidor más común consiste en un dispositivo que gira los reflectores cilindro-parabólicos del colector alrededor de un eje, de este modo se consigue maximizar la captación de radiación solar y optimizad el ángulo de incidencia[1].
A continuación se presenta la ficha técnica. [2] Siguiendo las indicaciones del presente ejercicio se seleccionaron 3 diámetros nominales comerciales diferentes con base a Alu-Stock:
[3]
Se tuvo en cuenta en la selección de diámetro que este sea un material disponible en stock, por consiguiente los seleccionados fueron: 90x 70 95x 90 106x 100
Esquema de resistencias:
Se calcularon las diferentes áreas de transferencia de calor por medio de fórmulas geométricas Se calculó el calor transferido por la radiación solar por medio del producto del área de la parábola por la radiación en barranquilla y posteriormente se produjo el proceso iterativo
Se compararon resultados con tres diámetros comerciales diferentes para el diámetro optimo Concluyendo que el diámetro optimo entre los tres diámetros comerciales seleccionados es 95x 90 con una eficiencia del 91.85%
Ecuaciones:
𝑄 radtranf=𝐴parabola *RadBaq 𝑄 convextperdida= ℎ 𝑎𝑖𝑟e𝐴(𝑇𝑠𝑜−𝑇 amb )
Tprom= (𝑇𝑖+𝑇𝑜𝑠𝑢𝑝)/ 2 𝑄 radtranf= 𝜀𝐴+(T𝑠𝑜^4 −T𝑎𝑚𝑏^4 )
𝑅𝑒=(𝜌𝑈∞,𝑖d𝑖)/𝜇 𝑄 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠= 𝑄 convextperdida+ 𝑄 radtranf
𝑁𝑢=0,023Re^0 ,^8 Pr^0 ,^4
ℎ=(𝑁𝑢∗k)/𝑑𝑖
𝑄𝑓𝑙𝑢ido=𝑚̇(𝑇𝑜𝑠𝑢𝑝−𝑇𝑖)
𝑇𝑠𝑖= 𝑇̅ prom+𝑅∞,*𝑄𝑓𝑙𝑢ido
𝑅𝑐𝑜𝑛𝑑=[ln(𝑑𝑒𝑥𝑡/𝑑𝑖)]/ 2 𝜋k
𝑇𝑠𝑜=𝑇𝑠𝑖+𝑅𝑐𝑜𝑛𝑑*𝑄𝑓𝑙𝑢ido
Tpromaire=(𝑇𝑠𝑜+𝑇 amb )/ 2
𝑅𝑒aire=(𝜌aire𝑈dext)/𝜇aire
𝑁𝑢 aire =0,3+
0 , 6 𝑅𝑒𝑎𝑖𝑟𝑒 1 (^2) 𝑃𝑟𝑎𝑖𝑟𝑒 1 3 [ 1 +( (^) 𝑃𝑟𝑎𝑖𝑟𝑒^0 ,^4 )] 1 4
∗ [ 1 + (
𝑅𝑒𝑎𝑖𝑟𝑒 282000
5 8
]
4 5
ℎ 𝑎𝑖𝑟e=(𝑁𝑢𝑎 ire∗k𝑎𝑖𝑟e)/𝑑𝑒𝑥𝑡
𝑅 convaire =1/(ℎ𝑎𝑖𝑟e*𝐴)
𝑅𝑟𝑎𝑑=1/[𝜀𝜎(𝑇𝑠𝑜+𝑇𝑎 mb )(Tso^2 +T 𝑎𝑚b^2 )𝐴]
𝑅 tot= (
1 𝑅𝑐𝑜𝑛𝑣
1 𝑅𝑟𝑎𝑑
)−^1
𝑄 convperdido=(𝑇𝑠𝑜−𝑇 amb)/ 𝑅 tot
𝑇𝑜=𝑇𝑖+(𝑄 RadBad−𝑄 convperdido)/𝑚̇𝐶𝑝
𝑇𝑜−𝑇𝑜𝑠𝑢𝑝
𝑇𝑜 |^ *^100
𝑄 rad𝑚 á 𝑥= RadBad∗𝐴 parabola
𝑄 max= 𝑚̇(𝑇𝑜−𝑇𝑖)
Q𝑚𝑎𝑥 Q𝑟𝑎𝑑𝑚á𝑥