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Reinaldo, Rafaela; SILVA, Maria. Estudo numérico da distribuição de vazão em coletores solares de placa plana operando em convecção forçada. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENERGIA SOLAR, 2007, Fortaleza. Anais... Fortaleza: ABENS, 2007.
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Resumo

Coletores solares de placa plana são largamente utilizados em aplicações de conversão térmica, tais como aquecedores de água. A eficiência destes coletores é função da distribuição de vazão de fluido no seu interior. Uma distribuição de vazão uniforme fornece maiores valores de eficiência. Este trabalho apresenta a simulação numérica da distribuição de vazão em coletores de placa plana operando em convecção forçada. São simuladas duas configurações de coletor, com entrada e saída de fluido central (retorno direto) e entrada e saída nas laterais opostas (retorno reverso). São consideradas as perdas de carga distribuída ao longo dos tubos e as perdas de carga localizadas devido às junções entre os tubos aletados e os distribuidores de entrada e saída do coletor. Para a determinação da distribuição de vazão são calculadas as perdas de carga entre a entrada e saída do coletor. Estas vazões devem ser tais a satisfazer a condição de que a perda de carga total entre a entrada e a saída, é a mesma, independente do caminho seguido. Os resultados mostram que os coletores com circuito de reverso apresentaram melhor distribuição de vazão, entretanto a sua perda de carga foi superior que nos coletores com circuito de retorno direto.

Abstract

Flat plate solar collectors are widely used in thermal energy applications, such as boilers. The collector’s efficiency is dependent of the fluid flow distribution. A uniform flow distribution provides the best efficiency. This work presents the numerical simulation of the flow distribution inside a flat plate solar collector with forced convection. Two collector’s configurations are simulated; the first one has central inlet and outlet (direct return) and the other one has the inlet and the outlet in opposite sides (reverse return). It is taking into account the distributed pressure loss along the tubes and the minor losses in the junctions between the tubes and manifolds. The total pressure loss between the inlet and the outlet is calculated in order to determinate the flow distribution. The flow inside the collector must satisfy the condition of equal pressure loss for all paths between the inlet and outlet. The results show that the reverse return collectors has a better flow distribution, however the pressure loss in this configuration is greater that in the direct return one.
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