Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-07-08T14:09:52Z No. of bitstreams: 1 Daniel dos Santos Silva.pdf: 1207479 bytes, checksum: a37801e7a4a9fabd110fb80d5c179a85 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-08T14:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel dos Santos Silva.pdf: 1207479 bytes, checksum: a37801e7a4a9fabd110fb80d5c179a85 (MD5) Previous issue date: 2012-01-31 / Nenhuma / O uso da energia solar, como alternativa energética renovável, tem tomado um destaque fundamental no cenário mundial. Em especial, esse tipo de energia utilizado para aquecimento de água, tanto para uso doméstico como industrial representa um mercado mundial com crescimento em torno de 15% ao ano. No Brasil, esse crescimento deve-se, principalmente, aos programas habitacionais patrocinados pelo governo federal, além dos apelos cada vez mais fortes no sentido de buscar-se uma sustentabilidade energética e de economia através da diminuição do consumo de eletricidade e gás. Um sistema de aquecimento de água com energia solar é composto basicamente por coletor e reservatório térmico. Esses dois componentes representam quase a totalidade dos custos de instalação e isso ocorre principalmente em função dos materiais utilizados (cobre, alumínio e aço inoxidável) e dos processos de fabricação utilizados. Uma das formas para reduzir esses custos é a utilização de outros materiais mais baratos para a confecção de coletores e reservatórios e também de novos processos, mais ágeis e autômatos.Para contribuir com a solução desse problema, esse trabalho apresentará o desenvolvimento de uma ferramenta computacional que facilite a avaliação do rendimento térmico de diferentes composições de coletores solares de placa plana. Essa ferramenta foi desenvolvida sobre a plataforma EES (Engineering Equation Solver), pela sua facilidade de implementação, disponibilidade de funções de propriedades térmicas de fluidos, materiais e de escoamento. O programa segue um modelamento matemático baseado na teoria de Hottel-Bliss_Whillier e permite a entrada de dados relacionados aos parâmetros construtivos do coletor, como diâmetro dos tubos e espaçamento, espaçamento absorvedor-cobertura, material dos tubos, material da placa coletora e espessuras, material da cobertura e espessuras de isolamento, além de variáveis ambientais. Como dados de saída o programa fornece o desempenho térmico do coletor, calor útil, perdas térmicas, temperatura de estagnação, entre outros dados fundamentais de projeto. Os modelos matemáticos adotados na construção do programa foram validados através do confronto dos resultados calculados com dados obtidos experimentalmente em testes realizados pelo Test Center for Thermal Solar Systems do Fraunhofer Institut Solare Energie Systeme e pelo Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik. Após a validação, a ferramenta é utilizada para avaliar o rendimento térmico de coletores com outros materiais construtivos, características óticas e termodinâmicas e também aspectos construtivos como a otimização do espaçamento de tubos, distanciamento entre cobertura e placa coletora, entre outros apresentados no capítulo quatro. / The use of solar energy as an alternative renewable energy, has taken a key highlight in the scene in different parts of the world. In particular, this type of energy used for heating water for domestic use becomes for a growing world market, mainly due to housing programs sponsored by the federal appeals beyond the increasingly strong in the sense of trying to achieve a sustainable energy and economy by reducing the consumption of electricity and gas. A system for heating water with solar energy is basically composed of collector and storage tank. These two components account for almost the entire cost of installation and this is mainly due to the materials (copper, aluminum and stainless steel) and the manufacturing processes used. One way to reduce these costs is the use of other cheaper materials for the manufacture of collectors. and reservoirs as well as new processes, more agile. To contribute to solving this problem, the present study the development of a software tool that facilitates the evaluation of the thermal efficiency of different compositions of flat plate solar collectors. This tool was developed on the platform EES (Engineering Equation Solver) for its ease of implementation, availability of functions of the thermal properties of fluids, materials and marketing.the program follows a mathematical model based on the theory of Hottel-Bliss_Whillier and allows entry of data related to the construction parameters of the collector, such as pipe diameter and spacing, spacing absorber-cover, the pipe material, the absorber material and thickness of material coverage and thickness of isolation and environmental variables. As output data the program provides the thermal performance of the collector, useful heat, thermal losses, stagnation temperature, and other fundamental data design.the mathematical models adopted in the construction of the program were validated by comparing the calculated results with data obtained experimentally by renowned research centers in Germany, as test center for thermal solar systems of Fraunhofer Institut Solare Systeme and Institut für Energie und Wärmetechnik Thermodynamik. After validation, the tool is used to evaluate the thermal performance of collectors with other building materials, optical characteristics and thermodynamic aspects of construction as well as the optimization of the spacing tubes, distance between absorber plate and cover, among others presented in chapter four.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The using of alternatives materials to replace selective surfaces is a natural trend, because it usually looks for improvements on efficiency of surfaces at the same time that it tries to reduce costs. Composites are already used on obtainment of some selective surfaces, however, if the possibility to use residue that would be discarded was associated to these characteristics, providing an added-value, it would brings some benefits like a possible reduction of manufacturing costs. Thus, this thesis proposes the obtainment and study of selective surfaces for flat plate solar collectors for low cost by using residue from granite industry. Three different surfaces was studied, two of them of obtained on the laboratory, one is granite powder made and the other is a surface composed by a mixture of granite powder and CRFO (Cr0,75Fe1,25O3); the third surface is a commercial one, known as TiNOX. To perform the tests of the surfaces it was built an experimental stand, it allows simulating a solar collector conditions. The tests was performed in a stagnation condition, in other words, there wasnât any water flow inside tubes. Through this experimental apparatus it was possible to test the three surfaces simultaneously. The field tests showed that the highest temperatures were reached by granite powder surface, which reached an average temperature of 119 ÂC, while the granite powder and CRFO mixture surface reached an average of 96 ÂC. The TiNOX achieve an average temperature of 101 ÂC. The three surfaces was compared each other through an equation that gives a global heat loss coefficient. The granite powder surface was the one which achieved the lowest global heat loss coefficient. / O uso de materiais alternativos com objetivo de substituir superfÃcies seletivas à uma tendÃncia natural, pois geralmente se busca melhorias na eficiÃncia das superfÃcies ao mesmo tempo em que se tenta diminuir os custos. SubstÃncias compÃsitas jà sÃo utilizadas na obtenÃÃo de algumas superfÃcies seletivas, no entanto, se for associado a estas caracterÃsticas a possibilidade de utilizar resÃduos que iriam ser descartados, conferindo aos mesmos um valor agregado, isso traria alguns benefÃcios, como uma possÃvel reduÃÃo de custos de fabricaÃÃo. Desta forma, o presente trabalho propÃe a obtenÃÃo e o estudo de superfÃcies seletivas para aplicaÃÃes em coletores solares de placa plana de baixo custo originÃrio do resÃduo da indÃstria de granito. Foram estudadas trÃs diferentes superfÃcies, duas delas foram obtidas no laboratÃrio, a superfÃcie a base de pà de granito e a superfÃcie composta pela mistura de pà de granito e CRFO (Cr0,75Fe1,25O3); e a terceira superfÃcie foi uma superfÃcie comercial, conhecida como TiNOX. Para a realizaÃÃo dos testes foi construÃda uma bancada experimental de madeira, de forma que fosse possÃvel simular as condiÃÃes de um coletor solar de placa plana. Os testes foram feitos em condiÃÃo de estagnaÃÃo, ou seja, nÃo havia fluxo de Ãgua atravÃs de tubos no coletor. AtravÃs desse aparato experimental foi possÃvel testar as trÃs superfÃcies seletivas simultaneamente. Os testes de campo mostraram que a superfÃcie composta por pà de granito foi a que atingiu as maiores temperaturas, com uma mÃdia de atà 119 ÂC, enquanto a superfÃcie obtida com uma mistura de pà de granito e CRFO chegou a temperatura mÃdia de 96 ÂC, jà a superfÃcie comercial atingiu uma mÃdia de 101 ÂC. As superfÃcies foram comparadas atravÃs de uma equaÃÃo que fornece o coeficiente global de perda de energia tÃrmica. Os menores coeficientes foram obtidos pela superfÃcie de pà de granito