Análise transiente do processo de aquecimento em tubos a vácuo

Abstract

Coletores de tubo evacuado apresentam melhor desempenho que os coletores planos, para operação em altas temperaturas. Os coletores solares tubulares isolados com vácuo podem operar basicamente com 4 configurações. A configuração estudada neste trabalho consiste em um coletor tubular preenchido diretamente com água (water-in-glass). O objetivo deste trabalho é investigar o efeito de soluções em regime transiente em relação às soluções obtidas com a hipótese de regime permanente. O estudo é realizado através de simulação numérica por CFD. O modelo numérico é tridimensional e é composto pelas equações da conservação da massa, quantidade de movimento e energia. A malha computacional é do tipo hexaédrica, com refinamento nas regiões de maiores gradientes térmicos e fluidodinâmicos. O modelo numérico foi validado com resultados numéricos da literatura na condição de regime permanente e uma boa concordância entre eles pode ser observada. Uma análise transiente, para um período de 12 horas, com fluxo de calor variável foi realizada. São apresentados campos de temperatura e velocidade, bem como perfis de vazão mássica ao longo do tubo para diversos horários. Os resultados mostram que os campos de temperatura e velocidade são influenciados pela intensidade de radiação em diferentes horários, bem como o perfil de vazão mássica e de temperatura média do escoamento ascendente. No entanto, pelo menos para às 12 h os resultados obtidos em regime transiente e regime permanente não apresentaram diferenças visíveis.