Submitted by FERNANDO JOÃO BISPO BRANDÃO (fernandojbb@gmail.com) on 2018-10-10T19:53:16Z No. of bitstreams: 1 Tese FERNANDO J B B 03 10 18 (1).pdf: 2794023 bytes, checksum: 49ac5182bd1d3bc28cf646fec365b81f (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-10-11T12:54:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brandao_fjb_dr_botfca.pdf: 2778717 bytes, checksum: 841f54fe1785181fe548f31ae88cd5fe (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-11T12:54:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brandao_fjb_dr_botfca.pdf: 2778717 bytes, checksum: 841f54fe1785181fe548f31ae88cd5fe (MD5) Previous issue date: 2018-07-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A secagem é considerada a etapa de maior gasto energético na produção de grãos, sendo normalmente efetuada com a queima de biomassa, como a lenha, por exemplo. Do ponto de vista financeiro, a secagem de grãos continua sendo dispendiosa e inviável para pequenos agricultores. O objetivo deste trabalho foi projetar, construir e avaliar a viabilidade técnica e econômica de um coletor solar de tubo de polietileno em espiral, destinado à secagem de grãos de milho, em leito fixo, para pequenas propriedades rurais. O coletor foi testado em três condições distintas: sem cobertura, com cobertura de plástico de estufa e com cobertura de vidro. A área do coletor é 4,18 m2 . A caracterização do coletor foi feita com o levantamento do rendimento térmico, sua curva de eficiência e da perda de carga no coletor. O desempenho do sistema de secagem foi avaliado com a determinação do consumo específico de energia, tempo de secagem, temperatura da massa de grãos e plenum e custo de secagem. Foi realizada também uma simulação do tempo e custo de secagem em comparação com secador comercial. O coletor com cobertura de vidro obteve os melhores resultados com temperatura média na saída do coletor de 69,87°C, entrada de 35°C e eficiência térmica de 19%. Os coeficientes de absortividade e perdas registrados foram FR(τα)=0,150, FRUL=1,101, respectivamente. O vidro proporcionou acréscimo de 21% na eficiência em relação ao plástico de estufa e 150% em relação a configuração sem cobertura. A perda de carga para todas as configurações foi em torno de 40 mmca. O tempo de secagem foi de 4,5 horas, sendo o consumo específico de energia de 280,96 KJ/kg e a eficiência do sistema de secagem de 11,6%. O custo de confecção do equipamento foi de R$ 1.296,00 e na simulação de secagem foi verificado que para secar 20 sacos de milho o custo é de R$ 3,56 por saco, sendo necessários 3 coletores e um tempo total de 24 horas. / Drying is considered the greater energy expenditure stage in the grains production, being usually carried out with biomass burning, such as firewood. Financially, grains drying process continues to be costly and infeasible for small farmers. The objective of this study was to design, build and evaluate the technical and economic feasibility of a solar collector with a spiral polyethylene tube for grain drying process in a fixed plate for small farms. The collector was tested in three different conditions: without cover, with greenhouse plastic cover and with glass cover. The collector area is 4,18m2. The collector characterization was done measuring the thermal yield, its efficiency curve and collector load losses. The drying system performance was determined by the specific energy consumption, drying time, grain and plenum temperature and drying cost. A simulation of drying time and cost was also performed in comparison to commercial dryer. The collector with glass coverage obtained the best results with average temperature at the collector outlet of 69,87 °C, 35° C inlet and 19% of thermal efficiency. The coefficients of absorbance and losses were FR(τα) = 0.150; FR UL 1,101, respectively The glass provided 21% increase in efficiency compared to the plastic cover and 150% relative to the configuration without cover. The pressure drop for all configurations was around 40 mmca. The drying time was 4,5 hours, the specific energy consumption was 280,96 KJ/kg and the drying system efficiency was 11,6%. The cost of manufacture of the equipment was R$ 1.296,00 and in the drying simulation was found that to dry 20 bags of corn the cost was R$ 3,56 per bag, requiring 3 collectors and a total time of 24 hours. / 165981/2014-4

Sistemas de aquecimento de água que utilizam a conversão de energia solar em energia térmica, além de serem um meio fácil e limpo de geração de energia, trazem benefícios econômicos ao país e principalmente a quem os utiliza. O elemento principal destes sistemas, o coletor solar, é objeto de estudo neste trabalho. Coletores planos são amplamente utilizados e possuem uma tecnologia consolidada, porém, um tipo de coletor composto por tubos de vidro, com isolamento a vácuo e superfície absorvedora seletiva vem se tornando uma opção cada vez mais viável economicamente. Com benefícios evidentes em climas de frio mais intenso, estes coletores devem ter seus parâmetros de desempenho térmico determinados segundo procedimentos normativos, para que possam ser dimensionados de forma correta os sistemas de aquecimento que os utilizarem. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma bancada de ensaios construída no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que tem o intuito de possibilitar o ensaio deste tipo de coletor. Esta bancada contou com uma instrumentação cuidadosamente calibrada e com um dispositivo, desenvolvido neste trabalho, capaz de realizar medidas da diferença de temperatura da água entre as seções de entrada e saída do coletor com uma incerteza inferior a 0,05 °C. Foram realizados ensaios individuais de dois tubos a vácuo de superfícies absorvedoras distintas desacoplados do coletor. Um ensaio determinou seu coeficiente de transferência de calor e outro avaliou as propriedades ópticas de cada tubo. A metodologia experimental utilizada se mostrou válida e possível de determinar alguns parâmetros para utilização em simulações. Um melhor desempenho do tubo com superfície seletiva de (Al-N/SS/Cu) em relação ao que utiliza (Al-N/Al) ficou evidente nestes ensaios. Foi realizado na bancada desenvolvida o ensaio de um coletor de tubos de vidro a vácuo que utiliza o principio de transferência direta. Sua curva de eficiência e seus parâmetros de desempenho foram determinados sob condições de regime permanente. Houve pequena diferença entre os valores obtidos e os fornecidos pelo fabricante, o que deve ter ocorrido, em parte, devido à diferença das condições de realização dos ensaios. A curva de desempenho obtida neste trabalho para o coletor de tubos de vidro a vácuo foi comparada às curvas de dois coletores planos. Nesta comparação ficou evidente que o coletor ensaiado é mais eficiente em situações onde a diferença entre a temperatura da água no interior do coletor e temperatura ambiente são maiores. / The use of solar systems for heating water brings economic benefits to the country and especially to the users. Furthermore, it is an easy and clean form of energy generation. The solar collector, the main element of such systems, is the object of the present study. Flat plane collectors are widely used and have a consolidated technology. However, the market share of tubular evacuated glass collectors is rapidly increasing. These collectors are constituted by elements consisting in two concentrical tubes with vacuum in between. Instead of using a black painted sheet of metal as the absorbing element, the internal glass tube is coated with a selective surface. The vacuum provides a high level insulation, with evident benefits in severe cold climates. In order to allow a correct sizing of systems employing such collectors, their thermal performance parameters must be determined according to standard procedures. This work show the description of a test system, built at Laboratório de Energia Solar of Universidade do Rio Grande do Sul, which enable the testing of this type of collector. This test system features a carefully calibrated instrumentation and a device, developed in this work, for measuring the water temperature difference between the collector inlet and outlet with an accuracy of 0.05 °C. A test for estimating the thermal losses and the optical properties of two evacuated tubes with different selective surfaces (Al-N/SS/Cu e Al-N/Al) was also performed. The better performance of the tube with the selective surface deposited on a copper layer was. The experimental methodology was proven to be valid and useful for determining some parameters used in simulations. A test based on the current Brazilian standard with a solar collector with twenty water-in-glass vacuum tubes was performed. Its efficiency curve and its performance parameters were determined under steady state conditions. Some differences between the obtained values and manufacturer data were detected, probably due to the difference between the test conditions. The efficiency curve obtained for the tubular solar collector was compared to the curves of two flat plane collectors. This comparison indicated that the tested collector is more efficient under situations in which the difference between the temperature of the water inside the collector and the ambient temperature are higher.

Este trabalho busca alternativas para fabricação de coletores solares planos aplicando técnicas inovadoras em conformação de chapas metálicas. O objetivo é desenvolver um processo de fabricação flexível para placa absorvedora, empregando a técnica da Estampagem Incremental. Esta técnica utiliza uma matriz de suporte de PU, um prensa-chapas e um pequeno punção em conjunto com um centro de usinagem CNC. A Ferramenta utilizada consiste um punção de ponta esférica de fácil fabricação que "desenha" o canal de passagem da água diretamente na chapa, promovendo uma deformação pontual e progressiva. Para compor o canal utilizou-se a técnica de solda por atrito (Friction Stir Welding) com uma ferramenta simples que aproveita o mesmo ferramental da estampagem incremental em um “set-up” rápido da CNC. Foram utilizadas chapas de alumínio de 1mm de espessura. O novo coletor apresenta uma eficiência aprimorada em comparação aos fabricados pelo método tradicional, com uma geometria que favoreça a área de contato com a água. Este processo permite uma formidável flexibilização, viabilizando a produção de pequenos lotes e tornando possível produzir uma enorme variedade de produtos e componentes de geometrias complexas a partir de um ferramental simples e tempos de “set-up” reduzidos. / This work searches alternatives for solar energy collectors manufacture, applying new technologies of sheet metal forming. The objective is to develop a flexible fabrication process for the absorber sheet, using Incremental Sheet Forming. It consists in a PU support die, a blank holder and a small tool, applied in a CNC machine Center. The tool consists in a spherical edge punch of easy fabrication that “draws” the water channel directly into the sheet, promoting a punctual and progressive deformation. To compose the channel, it was used a second sheet jointed by Friction Stir Welding technique, with a simple tool that uses the same tooling of the Incremental Forming in a quick setup of the CNC. Aluminum sheets of 1mm tick were used. It is expected that this new collector panel should improve the thermal efficiency when compared to the traditionally fabricated, and with a geometry that benefits the contact area with the water. This process allows a formidable flexibilization, making the low volume production feasible, allowing the production of a great variety of products and components with complex geometries from simple tooling and reduced setup times.

Os sistemas solares de aquecimento de água são uma forma de produção de energia não poluente, que já faz parte da matriz energética brasileira. O uso deste tipo de sistemas traz benefícios econômicos ao país e principalmente a quem os utiliza, devido à poupança no uso de outras fontes de energia para o aquecimento da água. No Brasil o aquecimento solar de água é realizado, principalmente, por coletores solares planos, tecnologia bem conhecida e fabricada no país a preços baixos. Mas atualmente há uma outra tecnologia que está sendo difundida no âmbito nacional, os coletores solares de tubos a vácuo, os quais estão sendo produzidos internacionalmente em uma escala maior, importados e comercializados a preços mais competitivos no mercado nacional. Por isto é necessário entender estes sistemas e o seu funcionamento para evitar erros na sua instalação e otimizar sua operação. Nesta dissertação é realizada uma análise comparativa de um sistema de aquecimento de água composto por um coletor solar de tubos de vidro a vácuo de extração de calor por transferência direta operando em circulação forçada com o mesmo sistema operando em circulação por termossifão. Esta comparação foi realizada determinando a energia anual que o sistema pode produzir para cada tipo de circulação, a qual foi calculada usando como referência a norma ISO 9459-2 e os dados climáticos da cidade de Porto Alegre do Estado do Rio Grande do Sul. Também foram realizadas medições da vazão em termossifão, entre o reservatório e o coletor solar, e foi determinado o coeficiente de perdas térmicas do tanque reservatório segundo os procedimentos da mesma norma. Para isto foi realizada a montagem de uma bancada experimental, com sensores e instrumentos de medida que foram calibrados. Para o sistema de aquecimento testado, os resultados mostram que o sistema trabalhando em circulação por termossifão produz maior quantidade de energia no ano do que o sistema em circulação forçada, onde se observou que a estratificação no tanque reservatório era menor. Também foi observado que a máxima vazão em termossifão para este sistema de aquecimento de água foi de 0,5 L/min. / Solar water heating systems are a method of clean energy production, which is already part of the Brazilian energy matrix. The use of these systems brings economic benefits to the country and especially who use them due to savings in the use of other sources of energy for heating water. In Brazil, the solar water heating is carried out mainly by flat solar collectors, which is a widely known technology because it is produced in the country at low prices. But recently, there is another technology that is being used named: evacuated solar collectors. These collectors are being worldwide produced on a large scale and they are imported and inserted at competitive prices in the domestic market. Therefore it is necessary to understand these systems and their operation to avoid errors in its installation and optimize their operation. In this work, it is accomplishing a comparative analysis of a solar water heating system composed by a water-in-glass evacuated tube solar collector working in forced circulation with the same system working in thermosyphon circulation. This comparison was performed by determining the annual energy that the system can produce for each type of circulation, which was calculated based on the ISO 9459-2 standard and the climatic data of the Porto Alegre city, state of the Rio Grande Do Sul. Also, it was performed thermosyphon measurements between the thermal reservoir and the solar collector, and it was calculated the heat loss coefficient from the reservoir tank according to the procedures of ISO 9459-2 standard. To do so, a testing bench was made, with sensors and measuring instruments which were calibrated before use. For the heating system tested, the results show that the system with thermosyphon circulation produces more annual energy than the forced circulation system where the water temperature stratification in the thermal reservoir was lower. Also, it was observed that the maximum thermosyphon flow for this solar water heating system was 0,5 L/min.

Neste trabalho, foi desenvolvido um filme absorvedor solar, de negro de fumo (NF) ou de grafite sobre base polimérica, para coletores de baixa temperatura (até ~ 50°C) com alta absortância no espectro solar (>90%), usando um método simples de produção. Com vistas às condições de trabalho do coletor, a adesão ao substrato foi verificada com água corrente e, embora sua condutividade térmica seja baixa em relação a do cobre – tradicionalmente empregado, a custos bem maiores – isto é, compensável por um aumento na área de contato absorvedor-água, permitida pela facilidade de processamento dos polímeros. Dentre estes, foram utilizados policarbonato (PC) e polimetilmetacrilato (PMMA), de alta transmitância no espectro visível (>80%), pouca degradação pela radiação ultravioleta e temperatura de transição vítrea suficiente para evitar seu sobreaquecimento (Tg > 100oC). Adicionalmente, foi depositado um recobrimento super-hidrofóbico, utilizando nanopartículas de sílica, silano e politetrafluoretileno, atingindo o efeito de superfície auto-limpante (histerese de ~ 2º). Com uma cobertura de poliéster, foi obtida baixa emissividade do conjunto (água/filme absorvedor/placa polimérica/ar/cobertura) no infravermelho (na faixa de 5 a 15 μm) e, por simulação experimental com a combinação selecionada de NF/PMMA, verificado um melhor aproveitamento da radiação solar. Na expectativa de também agregar anti-reflexão e melhor adesão entre o filme super-hidrofóbico e a cobertura, em seguimento a este trabalho, a abordagem aqui apresentada poderá se tornar viável para a produção de coletores autolimpantes de qualidade e com boa relação custo-benefício. / In this work, a solar absorber film, of carbon black (NF) or graphite, on a polymeric base, was developed for low temperature collectors (up to ~ 50 ° C) with high absorptance in the solar spectrum (> 90%), using a simple production method. With regard to collector working conditions, the film adhesion to the substrate was verified with running water and, although its thermal conductivity is low compared to that of copper - traditionally employed, at higher costs - this can be compensed by an increase in the water-absorber contact area, which is allowed by the easiness of polymer processing. Among these, polycarbonate (PC) and polymethylmethacrylate (PMMA) were used, with high transmittance in the visible spectrum (> 80%), small degradation by ultraviolet radiation and sufficient glass transition temperature to prevent overheating (Tg>100°C). In addition, a superhydrophobic coating was deposited, using silica nanoparticles, silane and polytetrafluoroethylene, and the self-cleaning surface effect was achieved (hysteresis ~ 2º). With a polyester cover, low emissivity was obtained from the assemble (water / absorber film / polymer plate / air / cover) in the infrared (in the range of 5 to 15 μm), and by experimental simulation with the selected NF / PMMA combination, thus providing a better harvesting of solar radiation. With the perspective of also adding anti-reflection and better adhesion between the superhydrophobic film and the cover, as a follow-up of this work, the approach presented here could become viable to the production of quality self-cleaning collectors and with a good cost-benefit relation.

Submitted by GUILHERME BIAZZI GONÇALVES null (guibgoncalves.mec@gmail.com) on 2016-03-22T14:34:40Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Guilherme_Goncalves.pdf: 2105715 bytes, checksum: ad6f128191029ac5c1e1ce18a782cf4e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-23T12:11:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 golcalves_gb_me_bauru.pdf: 2105715 bytes, checksum: ad6f128191029ac5c1e1ce18a782cf4e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T12:11:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 golcalves_gb_me_bauru.pdf: 2105715 bytes, checksum: ad6f128191029ac5c1e1ce18a782cf4e (MD5) Previous issue date: 2016-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nas últimas décadas, o crescente aumento do preço dos combustíveis fósseis associado às crescentes preocupações ambientais têm incentivado as pesquisas sobre o uso de fontes de energia renováveis e os aprimoramentos de seus sistemas e equipamentos. Dentre as fontes alternativas existentes, a energia solar merece ser destacada pelo seu grande potencial de exploração. Os dispositivos solares permitem um amplo espectro de uso, podendo ser utilizados desde operações de grande porte, como hotéis e indústrias, até em sistemas menores típicos de residências. Dentre as aplicações possíveis de energia solar, o sistema de aquecimento de água residencial utilizando coletores solares planos ainda é o mais comum. Este tipo de dispositivo capta a radiação solar por meio de seus coletores e aquece a água que escoa no seu interior e a armazena dentro de um reservatório. Este trabalho propõe estudar uma geometria de coletor alternativa para a captação de energia baseada no coletor de absorção direta. Neste tipo de dispositivo, o fluido de trabalho escoa entre uma placa absorvedora negra e uma placa de vidro e é aquecido indiretamente pela placa absorvedora. Para a avaliação da geometria um modelo numérico bidimensional utilizando o OpenFOAM® foi elaborado. As análises realizadas visaram determinar as condições de contorno ideais para as simulações envolvendo escoamentos de vazão constante e devido ao efeito de termossifão. Com o modelo estabelecido, determinou-se a curva de rendimento da geometria estudada com o intuito de determinar a espessura ideal de fluido que deve escoar dentro do coletor. Pela análise dos resultados obtidos, pode-se concluir que a influência da espessura no rendimento térmico é pequena, sendo que, na faixa avaliada, a espessura de 5,0 mm apresentou os melhores valores de rendimento térmico. / On last decades, the increasing price of fossil fuels associated with the growing concern with the environmental have encouraged researches about renewable energy sources and improvements to its systems and equipment. Among the available alternative sources, solar energy deserves to be highlighted for its great exploitation potential. Solar devices allow a wide range of use, since large operations, such as hotels and industries, to typical smaller residences systems. Among possible applications for solar power, residential water heating systems using flat solar collectors are the most common ones. This type of devices capture solar radiation through their collectors, heat the inside flowing water and stores it in a reservoir. The present work intends to study an alternative collector geometry for energy harvesting based on the direct absorption collector. In this device, the working fluid flows between a black absorber plate and a glass cover and is heated indirectly by the absorber plate. For the geometry evaluation a two-dimensional numeric model was created using OpenFOAM. The analysis aimed to determine the optimal boundary conditions for simulations involving a constant flow and a thermosiphon effect flow. With the model stablished, it was determined the efficiency curve for the geometry in order to find the optimal fluid thickness that flows inside the collector. After the analysis, it can be concluded that the thickness effect on the thermal efficiency is small and, among the evaluated thickness, the 5.00 mm one obtained the best results.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-04-05T20:24:03Z No. of bitstreams: 1 DissGPSae.pdf: 2804979 bytes, checksum: 9f6597a3c56bdce230cda1aefd8057d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-19T14:19:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGPSae.pdf: 2804979 bytes, checksum: 9f6597a3c56bdce230cda1aefd8057d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-19T14:19:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissGPSae.pdf: 2804979 bytes, checksum: 9f6597a3c56bdce230cda1aefd8057d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T14:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissGPSae.pdf: 2804979 bytes, checksum: 9f6597a3c56bdce230cda1aefd8057d8 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / Não recebi financiamento / The objective of this work is to present the manufacturing parameters of the solar collectors, subject to modification, resulting in improved performance. A discretization of the components of the solar collector was made, identifying the points that could be improved, the importance of each one and its influence on the operation of the collector as a whole. These modifications were simulated by means of a mathematical model, namely: the position of the absorber surface; The distance between the absorber surface and transparent cover; The relationship between thickness and width of the absorber surface. The EES (Engineering Equation Solver) software was used to perform the simulation. The model that was implemented in the EES was a flat solar collector of 1.0 m². After the simulation was carried out, three prototypes were built, one with characteristics common to the collectors available in the market and called the Standard and two more manufactured with the proposed modifications. All the models were sent to the Thermal Efficiency test in a laboratory accredited by INMETRO. The results of the simulation indicated that the change in the position of the absorber surface shows an increase of 0.11 m² in the absorber area of the collector; The computational simulation indicated that the increase in the distance between the absorber surface and the transparent cover in the collectors generated an increase in heat loss from the top of the collector of 0.058 W / m²K; The change of the thickness and width of the absorber surface generated a reduction in the efficiency of 94% in the standard collector to 90% in the proposed prototype. The combination of the mounting position and the distance between the absorber surface and the cover showed a 5% increase in the energy production of this collector. For the results of the laboratory tests it was observed that the prototype with the modifications in the thickness and width of the absorber surface showed a decrease in its performance and the prototype with the combination of the mounting position with the distance between the absorber surface did not show an improvement in its performance , Which was contrary to the mathematical model and whose explanation is due to the uncertainty of ± 2.92% of the production line of the company supplying the prototypes. / O objetivo deste trabalho é apresentar os parâmetros de fabricação dos coletores solares, passíveis de modificação, resultando na melhoria do desempenho. Foi feita uma discretização dos componentes do coletor solar identificando os pontos passíveis de melhoria, a importância de cada um e a sua influência no funcionamento do coletor como um todo. Essas modificações foram simuladas por meio de um modelo matemático, a saber: a posição da superfície absorvedora; a distância entre superfície absorvedora e cobertura transparente; a relação entre espessura e largura da superfície absorvedora. Foi utilizado o software EES (Engineering Equation Solver) para realizar a simulação. O modelo que foi implementado no EES foi um coletor solar plano de 1,0 m². Após a realização da simulação foram construídos três protótipos, sendo um com características comuns aos coletores disponíveis no mercado e chamado de Padrão e mais dois fabricados com as modificações propostas. Todos os modelos foram enviados para ensaio de Eficiência Térmica em laboratório credenciado pelo INMETRO. Os resultados da simulação apontaram que a mudança na posição da superfície absorvedora evidencia um acréscimo de 0,11 m² na área absorvedora do coletor; A simulação computacional indicou que com o aumento na distância entre a superfície absorvedora e a cobertura transparente nos coletores gerou um aumento na perda de calor pelo topo do coletor de 0,058 W/m²K; A troca da espessura e largura da superfície absorvedora gerou uma redução na eficiência de 94% no coletor padrão para 90% no protótipo proposto. A combinação entre a posição de montagem e a distância entre superfície absorvedora e cobertura evidenciou-se um incremento de 5% na produção de energia desse coletor. Para os resultados dos ensaios laboratoriais foi observado que o protótipo com as modificações na espessura e largura da superfície absorvedora apresentou uma queda no seu desempenho e o protótipo com a combinação da posição de montagem com a distância entre superfície absorvedora não apresentou uma melhora no seu desempenho, o que contrariava o modelo matemático e que cuja explicação se deve a incerteza de ±2,92% da linha de produção da empresa fornecedora dos protótipos.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-24T15:05:41Z No. of bitstreams: 1 LEONARDO PEREIRA DE LUCENA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 11573134 bytes, checksum: 689b988911a16bc701eb60fd11c48dac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-24T15:05:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEONARDO PEREIRA DE LUCENA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 11573134 bytes, checksum: 689b988911a16bc701eb60fd11c48dac (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / CNPq / Em face da atual crise energética, pela qual o Brasil vem passando, torna-se proeminente a inserção de novas fontes de energia a matriz energética nacional. Devido a sua localização e condições climáticas o nordeste brasileiro possui uma vocação para utilização de energia solar, principalmente para aplicações térmicas. Contudo os meios atualmente disponíveis são importados e a maioria deles apresentam temperaturas de trabalho inferiores a 50ºC. O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de um coletor solar cilíndrico parabólico 100% nacional e que possa atingir temperaturas da ordem de 90ºC. Foi utilizada uma metodologia de projeto que consistiu no estudo de diversos coletores solares a fim de propor um coletor solar cilíndrico parabólico inteiramente nacional. Foi desenvolvido uma sistema de rastreamento solar, bem como uma instrumentação que permite avaliar o desempenho térmico do equipamento. Para avaliação de desempenho, o equipamento, foi realizado um teste de campo, bem como a simulação numérica do coletor. O teste de campo foi realizado no período de 09:30:00 a 12:30:00 onde foram monitoradas a temperatura em diversos pontos do coletor. A simulação numérica consistiu na solução das principais equações fenomenológicas envolvidas no processo de aquecimento solar, a partir de características do coletor e dados de radiação aquisitivos no momento dos testes. Como principais resultados obteve-se a eficiência global do coletor de 27,7%, bem como uma boa concordância com entre a curva experimental e a obtida pelo software. / Given the current energy crisis, in which Brazil has been going trough, it becomes prominent inserting new energy sources to the national energy matrix. Due to its location and climate conditions, northeastern Brazil has a vocation for use of solar energy, especially for thermal applications. However currently available equipment to harness this energy, are imported and most of them have working temperatures below 50 ° C. This work aims the development of a cylindrical parabolic solar collector 100% national and that can reach temperatures of 100ºC. The design methodology consisted in the study of several solar collectors in order to propose an entirely nation Parabolic Trough. A solar tracking system has been developed, as well as an instrumentation one, which allows the assessment of the thermal performance of the equipment. For performance evaluation, the equipment went through a field test and numerical simulation of the collector was performed. The field test was carried out from 9h30am to 12:30am, where temperature in various points of the collector were monitored. The numerical simulation was based in the solution of the main phenomenological equations involved in a solar heating process, from collector features and radiation data during the tests. The main results obtained was the global efficiency of 27,7% as well as a good agreement between the experimental curve and the one obtained by the software.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiltonS_DISSERT.pdf: 1329458 bytes, checksum: 93af6e35d0ed131c06c793e3af29ce95 (MD5) Previous issue date: 2010-10-20 / Universidade Federal do Rio Grande do Norte / It was studied a system for heating water to be used to obtain water for bathing at home, the absorbing surface of the collector is formed by one plate of polycarbonate. The polycarbonate plate has 6 mm thick, 1.050 mm wide and 1.500 mm long with an area equal to 1,575 m?. The plate was attached by its edges parallel to PVC tubes of 32 mm. The system worked under the thermo-siphon and was tested for two configurations: plate absorber with and without isolation of EPS of 30 mm thick on the bottom surface in order to minimize heat losses from the bottom. The tank's thermal heating system is alternative and low cost, since it was constructed from a polyethylene reservoir for water storage, with a volume of 200 liters. Will present data on the thermal efficiency, heat loss, water temperature of thermal reservoir at the end of the process simulation and baths. Will be demonstrated the feasibility of thermal, economic and material pickup proposed for the intended purpose. / Estudou-se um sistema para aquecimento de ?gua a ser utilizada para obten??o de ?gua destinada ao banho em resid?ncias, a superf?cie absorvedora do coletor ? formada por uma placa de policarbonato. A placa de policarbonato tem 6 mm de espessura, 1.050 mm de largura e 1.500 mm de comprimento com ?rea correspondente a 1,575 m2. A placa foi ligada pelas extremidades em paralelo a tubos de PVC de ? 32 mm. O sistema funcionou em regime de termo-sif?o e foi testado para duas configura??es: placa absorvedora com e sem isolamento de EPS de 30 mm de espessura na superf?cie inferior para minimizar as perdas t?rmicas pela parte de baixo. O reservat?rio t?rmico do sistema de aquecimento ? alternativo e de baixo custo, pois foi constru?do a partir de um reservat?rio de polietileno para armazenamento de ?gua, com volume de 200 litros. Ser?o apresentados dados de efici?ncia t?rmica, perda t?rmica, temperatura da ?gua do reservat?rio t?rmico no final do processo e de simula??o de banhos. Ser?o demonstradas as viabilidades t?rmica, econ?mica e de materiais do coletor proposto, para o fim desejado

Sistemas de aquecimento de água que utilizam a conversão de energia solar em energia térmica, além de serem um meio fácil e limpo de geração de energia, trazem benefícios econômicos ao país e principalmente a quem os utiliza. O elemento principal destes sistemas, o coletor solar, é objeto de estudo neste trabalho. Coletores planos são amplamente utilizados e possuem uma tecnologia consolidada, porém, um tipo de coletor composto por tubos de vidro, com isolamento a vácuo e superfície absorvedora seletiva vem se tornando uma opção cada vez mais viável economicamente. Com benefícios evidentes em climas de frio mais intenso, estes coletores devem ter seus parâmetros de desempenho térmico determinados segundo procedimentos normativos, para que possam ser dimensionados de forma correta os sistemas de aquecimento que os utilizarem. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma bancada de ensaios construída no Laboratório de Energia Solar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, que tem o intuito de possibilitar o ensaio deste tipo de coletor. Esta bancada contou com uma instrumentação cuidadosamente calibrada e com um dispositivo, desenvolvido neste trabalho, capaz de realizar medidas da diferença de temperatura da água entre as seções de entrada e saída do coletor com uma incerteza inferior a 0,05 °C. Foram realizados ensaios individuais de dois tubos a vácuo de superfícies absorvedoras distintas desacoplados do coletor. Um ensaio determinou seu coeficiente de transferência de calor e outro avaliou as propriedades ópticas de cada tubo. A metodologia experimental utilizada se mostrou válida e possível de determinar alguns parâmetros para utilização em simulações. Um melhor desempenho do tubo com superfície seletiva de (Al-N/SS/Cu) em relação ao que utiliza (Al-N/Al) ficou evidente nestes ensaios. Foi realizado na bancada desenvolvida o ensaio de um coletor de tubos de vidro a vácuo que utiliza o principio de transferência direta. Sua curva de eficiência e seus parâmetros de desempenho foram determinados sob condições de regime permanente. Houve pequena diferença entre os valores obtidos e os fornecidos pelo fabricante, o que deve ter ocorrido, em parte, devido à diferença das condições de realização dos ensaios. A curva de desempenho obtida neste trabalho para o coletor de tubos de vidro a vácuo foi comparada às curvas de dois coletores planos. Nesta comparação ficou evidente que o coletor ensaiado é mais eficiente em situações onde a diferença entre a temperatura da água no interior do coletor e temperatura ambiente são maiores. / The use of solar systems for heating water brings economic benefits to the country and especially to the users. Furthermore, it is an easy and clean form of energy generation. The solar collector, the main element of such systems, is the object of the present study. Flat plane collectors are widely used and have a consolidated technology. However, the market share of tubular evacuated glass collectors is rapidly increasing. These collectors are constituted by elements consisting in two concentrical tubes with vacuum in between. Instead of using a black painted sheet of metal as the absorbing element, the internal glass tube is coated with a selective surface. The vacuum provides a high level insulation, with evident benefits in severe cold climates. In order to allow a correct sizing of systems employing such collectors, their thermal performance parameters must be determined according to standard procedures. This work show the description of a test system, built at Laboratório de Energia Solar of Universidade do Rio Grande do Sul, which enable the testing of this type of collector. This test system features a carefully calibrated instrumentation and a device, developed in this work, for measuring the water temperature difference between the collector inlet and outlet with an accuracy of 0.05 °C. A test for estimating the thermal losses and the optical properties of two evacuated tubes with different selective surfaces (Al-N/SS/Cu e Al-N/Al) was also performed. The better performance of the tube with the selective surface deposited on a copper layer was. The experimental methodology was proven to be valid and useful for determining some parameters used in simulations. A test based on the current Brazilian standard with a solar collector with twenty water-in-glass vacuum tubes was performed. Its efficiency curve and its performance parameters were determined under steady state conditions. Some differences between the obtained values and manufacturer data were detected, probably due to the difference between the test conditions. The efficiency curve obtained for the tubular solar collector was compared to the curves of two flat plane collectors. This comparison indicated that the tested collector is more efficient under situations in which the difference between the temperature of the water inside the collector and the ambient temperature are higher.