Universidad Industrial de Santander Escuela de Ingeniería Mecánica
Análisis del factor factor de remoción remoción y factor factor de eficiencia eficiencia de un colector colector solar
Presentado por: Raul Jaimes cod: 2062591
Presentado a: Omar Gelvez
Bucaramanga 2012
I.
INTRODUCCION
Con el fin de observar cómo se comporta el colector solar al variar algunos datos de entrada, realizaremos una comparación por medio de gráficas, en donde tabularemos el factor de remoción y factor de eficiencia contra omega ( ω=
Hora
del día) y contra G, resultándonos así un total de 6 graficas que posteriormente analizaremos y determinaremos los factores que
II.
OBJETIVO
Realizar la gráfica de Factor de remoción y factor de eficiencia versus
(Hora del día) Realizar la gráfica de Factor de remoción y factor de eficiencia versus G.
III.
CALCULOS
Datos
= 7,1 Ac =
[Degrees]
Latitud de Bucaraman ga
Lx · Lz Área del colector
Vviento = 1,61 n = 60
[m/s]
Velocidad del viento
numero del dia Feb 29
I o = 1353 [W/m 2] = 10 [Degrees] e vidrio = 0,002
[m]
Intensidad de radiacion directa extraterrestre inclinacion del colector Espesor del vidrio
K ais = 0,05
[W(m-°C)]
e ais = 0,03
[m]
p
=
0,15
Emis ividad de la placa de acero
c
=
0,94
Emis ividad del vidrio
h conv =
52
Coeficiente de conveccion
K placa = 60 [W/(m-°C)] e placa = 0,007 w = 0,1
[m]
[m]
Material: acero
espes or de la placa
Separacion entre tubos
D i = 0,0254
[m]
Diametro interior de Tubo de Cobre
Lx = 0,8
[m] Ancho de placa
Lz = 1,5
[m]
Longitud de placa
T a = 25
[°C]
Temperatura ambiente
Cp = 4180 K = 5 [1/m]
[J/Kg] Coeficiente de extincion de l a radiación
ω
Ley de Snell
n 1 · sin ( n1 =
1
n2 =
1,5
) =
n 2 · sin (
2
)
G mw Lz · Lx
G = mw =
2
Reflectividad y transm isividad sin
=
perp
sin
(
2 –
)
2
(
2
+
)
tan
=
paralelo
2
tan paralelo
=
(
2 –
)
2
(
2
+
)
+ 2
p
=
1 – 1 +
a
=
exp ( –
perp
K · L recorr )
e vidrio cos ( 2 )
L recorr = efectivo
2
=
p
·
a
Radiación Incidente H0 = cos
( =
Io · z)
=
1 + 0,034 · cos 360 · sin
(
n 365
) · sin ( ) + cos (
23,45 · sin 360 ·
284 + n 365
· cos (
z)
) · cos ( ) · cos (
)
cos (
Kt
=
Kt =
)
=
sin (
) · sin (
) + cos (
–
) · cos (
–
) · cos (
)
H H0 0,76
Hd =
0,283 · H
qs 10
=
( H – H d ) ·
S =
q s1 0 ·
efectivo
cos (
)
cos (
z)
+ H d · cos
2
2
el ultimo termino es 0 porque no h ay reflectividad del piso y se elimina ya que sin(5.0) es casi 0
absortividad del colector
1 sola Cubierta w – D i
L =
2 tanh ( m · L )
F =
m
2
m · L UL
=
UL = F r =
K placa · e placa U t + U b G ·
Cp UL
·
1 – exp
– F prima ·
UL
Factor de rem oción
G · Cp
1 F prima
UL
= w ·
1 h conv ·
· Di
F' es el mis mo F prima
1
+
U L · ( ( w – D i ) · F + D i )
Simplificación obtenida por Klein Para calculo de U t U t2 =
1 C Tp
C =
·
Tp – T a
e
+
1 hw
+
5.66961e –8
[W/m 2-K4] · ( Tp + 2 73 + T a + 273 ) · ( ( Tp + 273 ) p
1 + f 2
520 · ( 1 – 0,000051 ·
– 1
+ 0,059 · h w +
2 + f 2 + 0,133 · c
2
)
p
– 1
2
+ ( T a + 2 73 )
2
)
f 2 =
( 1 + 0 ,0085 · h w –
e
0,43 ·
=
hw
=
p
) · 1,07866
100
1 –
Tp
5,7 + 3,8 · Vv iento
Ut = U L2
0,1166 · h w ·
4,95 =
U t2 + U b
Calculo de U b (Despreciando perdidas por el calor lateral) K ais
Ub =
Conductividad del aislante sobre el espesor
e ais
calor Qu =
Ac · F r · ( S –
Tf ent
=
25
Tf sal
=
35
Q u + Q perdidas Q perdidas
=
=
U L · ( Tf s al –
Tf ent ) )
qs10
U L · Ac · ( Tp –
Ta )
F reales F r2 =
Cp
G ·
U L2
·
1 – exp
– F prima2 ·
UL G · Cp
Factor de rem oción
1 F prima2
U L2
= w ·
Q perdidas2
=
h conv ·
· Di
+
1 U L · ( ( w –
U L2 · Ac · ( Tp – T a )
Q u2 + Q perdidas2
IV.
1
=
qs10
GRAFICAS
Di ) · F + Di )
F'2 es el mis mo F prima
Fr2 vs ω
Fprima2 vs ω
Fr vs G
Fprima2 vs G
Fr2 vs S[w]
Qperdido vs Tp
V.
CONCLUSIONES
Podemos concluir que a medida que el Qperdidas2 aumenta, es debido al aumento de temperatura en la placa.
Se puede observar que en la gráfica Fr2 vs G el Fr incremente con el incremento de G.
Las eficiencias que se encuentran en el eje de las ordenas del colector se observa que a menor nivel de radiación la eficiencia es más alta, debido a que la placa se calienta menos pero aun así por encima de la temperatura del agua.
Las graficas de F versus omega muestra que ese intercambio de calor es mínimo para un omega=0 (12m) ya que es a esta hora en donde los rayos caen directamente sobre la placa y esta está en su máxima temperatura. Esta eficiencia cambia poco con la cantidad de agua a calentar.
