ANÁLISE TÉRMICA DE COLETOR SOLAR PLANO VIA SIMULAÇÃO CFD VALIDADA EXPERIMENTALMENTE POR TESTE EM SIMULADOR SOLAR

Resumo

A expansão das energias renováveis continua sendo uma questão fundamental atualmente. Nesse âmbito, a energia solar térmica apresenta grande potencial. Para sua expansão, porém, é preponderante o desenvolvimento tecnológico dos coletores solares, que, por sua vez, passa pela disponibilidade de modelos e ferramentas para análise térmica desses equipamentos, a fim de alavancar o processo de aprimoramento da qualidade, durabilidade e eficiência térmica dos mesmos. Este trabalho propõe um modelo 3D utilizando fluidodinâmica computacional (CFD) para análise térmica de um coletor solar plano e a determinação de sua curva de eficiência. O artigo apresenta a concepção do modelo geométrico, a geração de malha e as hipóteses e simplificações adotadas no setup do problema de forma a simular o comportamento de um coletor solar de geometria e condições de operação conhecidas. A validação do modelo numérico foi realizada por meio de teste experimental e obteve-se boa concordância entre as curvas de eficiências obtidas numericamente e experimentalmente, embora o modelo apresente melhor acurácia para prever a eficiência térmica média ao invés da instantânea. O modelo permite estimar os ganhos de temperatura da água que escoa pelo coletor e obter a curva de eficiência térmica que correlaciona as condições de operação com a eficiência de conversão térmica instantânea. Os resultados também incluem a obtenção de contornos e perfis de temperatura e velocidade dentro do coletor.