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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Análise óptica e térmica de um coletor solar parabólico com tubo evacuado para aplicação em sistema de refrigeração por absorção
Title Alternative: Optical and thermal analysis of a parabolic trough collector with evacuated tube for application in absorption refrigeration system
Author: Carvalho, Raquel Miguez de, 1990-
Advisor: Ismail, Kamal Abdel Radi, 1940-
Abstract: Resumo: O aumento global das demandas de energia devido principalmente ao crescimento da população mundial e à expansão das atividades industriais, associado ao aumento na emissão dos gases de efeito estufa, alertou o mundo sobre os impactos ambientais. Isso contribuiu para o aumento do interesse em pesquisa e desenvolvimento para complementar e substituir fontes de energia fósseis por fontes renováveis e sustentáveis. A energia solar ocupa o topo da lista de fontes mais viáveis com tecnologias relativamente bem dominadas e extenso campo de aplicações, como a refrigeração. O resfriamento geralmente consome muita energia e representa um campo essencial para a sociedade. A energia solar pode ser aproveitada usando coletores solares especiais para fornecer eletricidade diretamente, como fotovoltaicos ou para fornecer energia térmica a temperaturas relativamente altas, como sistemas de concentração parabólica. Este trabalho analisou a influência da configuração do coletor parabólico e da condição de operação no seu desempenho óptico e térmico para uso em sistema de refrigeração por absorção para uma pequena instalação. A análise óptica inclui o estudo numérico da distribuição de radiação ao redor do receptor (LCR) com base no método Monte Carlo Ray Tracing (MCRT) e a determinação da concentração geométrica, do rendimento óptico e da inclinação e orientação do sistema de rastreamento. A análise térmica consiste no cálculo da temperatura média de saída e rendimento para diferentes vazões para coletores com diferentes ângulos de abertura, larguras e receptores comerciais, por meio de simulação numérica bidimensional utilizando o método de volumes finitos para discretizar as equações governantes (continuidade, quantidade de movimento e energia) e algoritmo SIMPLE para calcular o campo de velocidades, pressão e temperatura. O programa EES foi utilizado para calcular a quantidade de calor que um sistema de refrigeração por absorção solar de simples estágio consegue retirar do ambiente e seu rendimento. O sistema de refrigeração integrado com o arranjo de coletores resultou em um rendimento global de 50,8%. O ângulo de abertura de 90° permitiu a maior concentração geométrica, distribuição de radiação mais uniforme, maior rendimento térmico e temperaturas de saída mais altas que os outros ângulos. Dobrar a largura do concentrador resultou em um aumento de quase 2 vezes na variação de temperatura e um aumento de 25% na vazão resultou em uma queda de quase 20% na variação de temperatura

Abstract: The global increase in energy demands due mainly to growth of world population and expansion of industrial activities associated with the increase in greenhouse gases emissions has alerted the world about the environmental impacts. This has contributed to the increased of interest in research and development to supplement and replace fossil energy sources with renewable and sustainable sources. Solar energy occupies the top of the list of most viable sources with relatively well-dominated technologies and extensive field of applications such as refrigeration. Cooling usually consumes a lot of energy and represents an essential field for society. Solar energy can be harnessed by using some special solar collectors to provide electricity directly such as photovoltaic or to provide thermal energy at relatively high temperatures such as parabolic-trough concentrating (PTC) systems. This work analyzed the influence of the design configuration and operating condition on the optical and thermal performance for PTC for use in absorption refrigeration system for a small installation. The optical analysis includes a numerical study of the local concentration ratio (LCR) based on the Monte Carlo Ray Tracing (MCRT) method and the determination of the geometric concentration, optical performance and the slope and orientation of one-axis tracking system. The thermal analysis consists of the calculation of the output temperature and performance for different flow rates for collectors with different aperture angles, widths and commercial receivers, through numerical simulation using the finite volume method to discretize the governing equations (continuity, momentum and energy) and SIMPLE algorithm to calculate the velocity, pressure and temperature field. The EES program was used to calculate the amount of heat that a single-stage solar absorption refrigeration system can extract from the environment and its efficiency. The integrated cooling system with the collector arrangement resulted in an overall performance of 50.8%. The 90° rim angle allows higher geometric concentration, more uniform radiation distribution, higher thermal performance and higher outlet temperatures than the other angles. Doubling the width of the collector results in a double temperature variation of the working fluid and an increase of 25% in the flow results in a decrease of 20% in the temperature variation
Subject: Energia solar
Concentradores solares
Modelos numericos
Refrigeração
Absorção
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: CARVALHO, Raquel Miguez de. Análise óptica e térmica de um coletor solar parabólico com tubo evacuado para aplicação em sistema de refrigeração por absorção. 2018. 1 recurso online (105 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/331658>. Acesso em: 3 set. 2018.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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