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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19376
Tipo: Tese
Título: Estudo teórico-experimental de tubos de calor assistidos por gravidade para aplicações em coletores solares
Autor(es): Silveira, Igor Cavalcanti da
Primeiro Orientador: Gurgel, José Maurício Alves de Matos
Resumo: Os tubos de calor são dispositivos extremamente eficientes, capazes de transportar altas taxas de energia térmica por longas distâncias com baixa queda de temperatura. Por esses motivos, ao longo dos anos, estudos foram conduzidos no sentido de introduzi-los em coletores solares com o intuito de melhorar o desempenho desses equipamentos. Contudo, ainda existem poucas aplicações de coletores solares assistidos por tubos calor no Brasil. Logo, para o desenvolvimento deste trabalho tubos de calor assistidos por gravidade (também chamados de termossifões) foram confeccionados e passaram por uma série de ensaios em laboratório que simulavam condições as quais coletores solares são submetidos quando estão expostos a radiação solar ambiente, ou seja, os dispositivos foram sujeitos a fluxos de calor variáveis com valores em torno de 1000 W/m². Dois modelos matemáticos foram desenvolvidos para estimar a temperatura de operação do sistema. O modelo concentrado foi baseado em balanço de energia e no método da efetividade-NUT para trocadores de calor. O outro modelo elaborado utilizou a equação da difusão de calor para o processo de condução que ocorre na parede do tubo na região do evaporador. A solução foi feita através da Técnica Transformada Integral Generalizada (GITT) para condições de operação em regime permanente. Neste sentido, os resultados teóricos foram confrontados com os dados experimentais coletados e de uma forma geral as soluções obtidas foram satisfatórias. Além disso, com os perfis de temperatura obtidos em virtude dos experimentos conduzidos foi possível avaliar os fenômenos físicos de transporte de calor como também estimar os coeficientes convectivos e definir as correlações mais adequadas para os termossifões desenvolvidos neste trabalho.
Abstract: Heat pipes are extremely efficient devices capable of carrying high rates of thermal energy over long distances with low temperature drop. For these reasons, over the years, studies have been conducted to introduce them in solar collectors in order to improve the performance of these equipments. However, there are still few applications of heat pipe solar collectors in Brazil. Therefore, for the development of this work gravity assisted heat pipes or wickeless heat pipes (called thermosyphons) were made and underwent a series of laboratory tests that simulated conditions to which solar collectors are subjected when they are exposed to ambient solar radiation, in other words, the devices were subjected to variable heat fluxes with values around 1000 W/m². Two mathematical models were developed to estimate the operating temperature of the system. The concentrated model was based on energy balance and NUT-effectiveness method for heat exchangers. The other elaborated model used the heat diffusion equation for the conduction process that occurs in the tube wall in the evaporator region. The solution was made using the Generalized Integral Transformed Technique (GITT) for steady state operating conditions. In this sense, the theoretical results were compared with the experimental data collected and in general the obtained solutions were satisfactory. Moreover, with the temperature profiles obtained from the experiments conducted it was possible to evaluate the physical phenomena of heat transport as well as to estimate the convective coefficients and define the most appropriate correlations for the thermosyphons developed in this work.
Palavras-chave: Tubos de calor
Termossifões
Radiação solar
Coletores solares
Modelos matemáticos
Heat pipes
Thermosyphons
Solar radiation
Solar collector
Mathematical models
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia Mecânica
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19376
Data do documento: 29-Ago-2019
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

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