INTENSIFICAÇÃO DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM COLETOR SOLAR DE PLACA PLANA ATRAVÉS DE GERADOR DE VÓRTICE LONGITUDINAL DO TIPO DELTA

Resumo

No Brasil, a energia solar apresenta um grande potencial de aproveitamento para a conversão em energia térmica ou para a geração de energia elétrica através de painéis fotovoltaicos, e deve ocupar um papel importante entre as principais fontes de energia renováveis no país. Preocupações quanto aos impactos ambientais e a escassez dos recursos fósseis para a geração de energia tem motivado o desenvolvimento tecnológico de alternativas renováveis que complementem a matriz energética. Coletores solares de placa planas são utilizados em aplicações domésticas ou comerciais para o aquecimento de fluídos, minimizando a demanda por energia elétrica empregada para o aquecimento de água em chuveiros e piscinas, que muitas vezes onera a fatura de energia elétrica. Contudo, o desenvolvimento de tecnologias que intensifique a conversão da energia solar para a energia térmica ainda permanece como uma importante área de desenvolvimento para aumentar a eficiência do sistema solar. Técnicas passivas para a intensificação da transferência de calor são aplicadas e apresentam resultados efetivos. Geradores de vórtices longitudinais (GVL) do tipo delta-winglet são técnicas passivas consolidadas aplicadas em trocadores de calor compactos, mas que ainda são pouco utilizadas na área solar térmica. Aplicando a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), neste trabalho avaliamos o processo de intensificação da transferência de calor através da aplicação de GVL do tipo delta-winglet no interior dos tubos de um coletor solar de placa plana. A melhor razão entre a transferência de calor e a perda de carga foi verificada para o ângulo de ataque dos GVL de 30º, enquanto a maior transferência de calor foi atingida para o ângulo de ataque igual a 45º, independentemente do número de Reynolds (300, 600 ou 900). Além disso, os geradores de vórtices 1 e 2 apresentaram impacto significativo apenas no fator de atrito, podendo ser eliminados sem prejuízo à transferência de calor.