ESTUDO TEÓRICO DA UTILIZAÇÃO DE NANOFLUIDOS PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA EM COLETORES SOLARES PLANOS
DOI:
https://doi.org/10.59627/cbens.2008.1375Palavras-chave:
Energia Solar, Coletor Solar, Nanofluidos, Energia AlternativaResumo
O presente trabalho apresenta uma simulação computacional de um coletor solar plano operando com um nanofluido como fluido condutor de calor da placa coletora à água do reservatório. Nanofluidos são fabricados a partir da mistura de um fluido base e de partículas nanométricas de metais ou óxidos metálicos objetivando a intensificação de propriedades termofísicas do fluido base. Para a simulação foram utilizados dados solarimétricos de 16/12 a 22/12 e de 16/06 a 22/06 de 2005 da cidade de Florianópolis; foi também desenvolvida uma demanda diária de banhos com temperatura de banho em função da temperatura ambiente; os nanofluidos considerados nas simulações são à base de água, um com 0,2% de alumina e o outro com 0,1% de óxido de cobre, cujas propriedades foram geradas a partir de dados disponíveis na literatura. Com esses dados de entrada, foram então modelados no software Mathematica 5.2, dois sistemas de aquecimento de água: um tradicional e outro com trocador de passagem, ambos compostos por uma placa coletora padrão e um reservatório de 300 litros, e operando com circulação forçada através de uma bomba. O trocador de passagem é do tipo serpentina e por ele escoa o nanofluido. Para comparação de desempenho, o mesmo modelo foi também simulado com água na serpentina ao invés do nanofluido. As temperaturas da água nos reservatórios ao fim do dia e a energia absorvida pelos sistemas diariamente servem como parâmetros para a comparação dos modelos.
Downloads
Referências
Bejan, A. 1995. Convection Heat Transfer. John Wiley & Sons, Inc.
Cardoso, C. R. 2005. Análise teórico-experimental da convecção forçada de líquidos em microcanais, Rio de Janeiro.
Deca, 2006. www.deca.com.br/port/uso_agua/dicas_economia.asp, acessado em 28/11/2006
Duffie, J. A.; Beckman, W. A. 1991. Solar Engineering of Thermal Processes, John Wiley & Sons, USA.
Eastman, J. A. et al. 2004. Thermal Transport in Nanofluids. Annu. Rev. Mater. Res. n. 34, p. 219-246.
Incropera, F. P.; Dewitt, D. P. 2003. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 5ª Edição, LTC – Livros Técnicos e Científicos S.A., Rio de Janeiro.
Kakaç, S.; Liu, H. 1998. Selection, Rating and Thermal Design. CRC Press, Boca Raton, USA.
Khanafer, K.; Vafai, K.; Lighstone, M. 2003. Buoyancy-driven heat transfer enhancement in a two-dimensional enclosure utilizing nanofluids. International Journal of Heat and Mass Transfer n. 46, p. 3639-3653.
Moran, M. J.; Shapiro, H. N. 2002. Princípios de Termodinâmica para Engenharia, 4ªed., Livros técnicos e Científicos S.A., Rio de Janeiro, RJ.
Salazar, J. P. L. C. 2004. Economia de Energia e Redução do Pico da Curva de Demanda para Consumidores de Baixa Renda por Agregação de Energia Solar Térmica. Florianópolis.
Salazar, J. P. L. C. et al. 2004. Optimization of compact solar domestic hot water system for low-income families with peak demands and total cost constraints, In: Mercofrio. Sociedade do Sol, 2006. www.sociedadedosol.org.br/reuso_sosol.htm, acessado em 10/04/2006
Wylen, V. et al. 2000. Fundamentos da termodinâmica, Edgard Blücher LTDA, Brasil.
Wylen, G. J.; Sonntag, R. E. 1973. Fundamentals of Classical Thermodynamics, John Wiley & Sons, Inc.
Xuan, Y.; Li Q. 2000. Heat tr ansfer enhancement of nanofluids. International Journal of Heat and Fluid Flow, n. 21, p. 58-64.
Xuan, Y.; Roetzel, W. 2000. Conceptions for heat transfer correlation of nanofluids. International Journal of Heat and Mass Transfer, n. 43, p. 3701-3707.
Xue, Q. 2003. Model for effective thermal conductivity of nanofluids. Physics Letters A, n. 307, p. 313-317, 2003.
Zingano, B. W. 2001. A discussion on thermal comfort with reference to bath water temperature to deduce a midpoint of the thermal comfort temperature zone, Renewable Energy, n. 23, p. 41-47
