Colectores solares termoacumulativos. Análisis numérico y experimental en regímenes estacionario y transitorio
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Date
2022-12-16T08:18:26Z , 2022-12-16T08:18:26Z , 2005-12-14
Authors
Massipe Hernández, Juan Raúl
Other authors
false
Rosell Urrutia, Joan Ignasi
Ibañez, Manuel
Universitat de Lleida. Departament de Medi Ambient i Ciències del Sòl
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Abstract
En esta tesis, se desarrollan infraestructuras de cómputo y experimental que permiten estudiar el comportamiento térmico del colector solar termoacumulativo a escala física y experimental. Se dedica atención especial al estudio numérico de la convección natural en el tanque termo-absorbedor, el comportamiento transitorio de sistemas solares y al desarrollo de ensayos térmicos.
La tesis se organiza en seis capítulos. Cada capítulo esta estructurado de manera que pueda leerse en forma independiente, repitiendo un mínimo de sus contenidos (descripción de las ecuaciones de los modelos gobernantes). Se realiza una reseña bibliográfica sobre las investigaciones y desarrollo de colectores solares termoacumulativos.
Se formulan y se resuelven numéricamente las ecuaciones de conservación (ecuaciones de Navier-Stokes) de la conversión natural en el tanque termo-absorbedor. Se verifica y valida el algoritmo numérico desarrollado. Se simula numéricamente el enfriamiento del tanque termoacumulativo para valores del coeficiente de transferencia entre 2 W/(m2K) y 10 W/(m2K) y se obtiene las estructuras de flujo y los campos de temperatura. Se correlaciona la variación de la temperatura del agua al final del enfriamiento y el coeficiente de transferencia de calor mediante una expresión lineal.
Se formula matemáticamente un modelo global transitorio del colector solar termoacumulativo a partir del balance de energía en tres puntos. Se desarrolla una subrutina del colector solar termoacumulativo que permite incorporarla al software TRNSYS. Se demuestra que los colectores solares termoacumulativos tiene un comportamiento térmico, prácticamente, igual de bien que los colectores solares planos y termosifónicos. Se obtiene la influencia de parámetros de diseño y funcionamiento en el comportamiento térmico anual de los colectores solares termoacumulativos. Se demuestra que el aporte de energía útil anual depende de la interacción de sus características de diseño con las condiciones de operación.