ESTUDO NUMÉRICO DO LIMIAR DE CONDIÇÕES PARA O ESCOAMENTO TURBULENTO EM COLETOR SOLAR DE TUBO A VÁCUO SUBMETIDO A CONDIÇÕES MULTÍMODAS

Resumo

Sistemas de aquecimento com coletores solares de tubo a vácuo oferecem um grande desempenho em relação a outros sistemas de aquecimento solar. Contudo, algumas condições de operação causam a recirculação do fluído, desfavorecendo o ciclo de transferência de calor no interior dos coletores solares. Em condições mais extremas de uso, as propriedades da água podem vir a amplificar estes escoamentos desfavoráveis, promovendo um regime turbulento no interior dos tubos. Neste trabalho foram estudados os mecanismos de transferência de calor envolvidos neste tipo de coletor solar através de fluidodinâmica computacional. O modelo numérico validado com base na literatura é composto pelas equações da conservação da massa, energia e quantidade de movimento. O estudo de caso foca na variação da temperatura de trabalho dos tubos a vácuo, a fim de evidenciar um ponto de transição entre regime laminar e turbulento no escoamento interno do tubo. São apresentados os campos de velocidade e de temperatura, assim como os perfis de vazão mássica. Os resultados do estudo apontam que o limiar do regime turbulento em tubos inclinados a 30°, 45° e 60°, ocorre entre as temperaturas de operação de 330 K e 340 K, 310 K e 315 K, 305 K e 310 K respectivamente, para uma taxa de transferência de calor de 75W.