Análisis de las irreversibilidades en colectores solares de placas planas no isotérmicos para calentamiento de aire utilizando un modelo adimensional

Abstract

En el presente trabajo, el modelo adimensional desarrollado y validado por Baritto y Bracamonte (2012) para describir el comportamiento térmico de colectores solares de placas planas sin cubierta transparente, se complementa con la ecuación adimensional de balance de entropía para un elemento diferencial de colector solar. El modelo se resuelve para un amplio rango de valores de relaciones de aspecto y número de flujo de masa. A partir de los resultados del modelo se desarrolla un análisis detallado de la influencia de estos parámetros sobre la distribución de irreversibilidades internas a lo largo del colector. Adicionalmente se estudia la influencia de estos parámetros sobre los números de generación de entropía por fricción viscosa, por transferencia de calor y total. Se encuentra que existen combinaciones de los parámetros antes mencionados, para los cuales, la operación del colector es termodinámicamente óptima para números de flujo de masa elevados. The dimensionless model developed and validated by Baritto and Bracamonte (2012) for the thermal behavior of flat plate solar collector without glass cover is improved by adding the entropy balance equation in a dimensionless form. The model is solved for a wide range of aspect ratios and mass flow numbers. A parametric study is developed and the distribution of internal irreversibilities along the collector is analyzed. The influence of the design parameters on the entropy generation by fluid friction and heat transfer is analyzed and it is found that for certain combinations of these parameters optimal thermodynamic operation can be achieved.