Navegando por Autor "Barbosa, Eloiny Guimarães"
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Item Desenvolvimento de um coletor solar de calha parabólica estacionário com reservatório térmico(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-22) Barbosa, Eloiny Guimarães; Martins, Marcio Arêdes; http://lattes.cnpq.br/7012951085761345A energia solar é uma das mais promissoras fontes de energia renovável e possui um enorme potencial para produção de calor. Contudo, o aproveitamento dessa fonte para aplicações térmicas ainda apresenta limitações, como complexidade de operação e custo. Assim, esse estudo objetivou desenvolver e otimizar um coletor solar de calha parabólica (PTC) estacionário com sistema de armazenamento integrado para produção de energia térmica visando aplicações agroindustriais. O PTC foi dimensionado, projetado e construído afim de reduzir a complexidade e o custo de fabricação e operação, trabalhando em regime de convecção natural. O protótipo possui área de abertura de 1,36 m2 e razão de concentração de 4,39. Um tubo receptor de vidro evacuado de 58 mm de diâmetro e 1,8 m de comprimento foi diretamente conectado ao sistema de armazenamento térmico isolado de 15 L. O dispositivo foi otimizado por meio da investigação do efeito do concentrador solar, do ângulo de inclinação (20,75°; 25,75° e 30,75°), e propriedades do fluido de transferência de calor (água – PTCA e óleo térmico – PTCO). A eficiência óptica, o desempenho térmico e o coeficiente global de perda térmica foram avaliados. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que o uso do concentrador promoveu maior ganho de energia útil, porém, apresentou eficiências instantâneas ligeiramente inferiores quando comparado ao coletor sem concentrador. A inclinação de 20,75° proporcionou maior eficiência óptica e consequentemente maior eficiência instantânea média para os dias avaliados. As eficiências térmicas máximas do PTCA e PTCO foram de 47,8 e 42,6 %, respetivamente. A utilização do óleo térmico resultou em maiores temperaturas (136,4 °C). Os coeficientes globais de perda de calor para os sistemas variaram entre 1,15 e 1,50 W K-1 para o PTCA e 1,04 a 1,11 W K-1 para o PTCO nos dias avaliados, demonstrando que o isolamento do sistema foi adequado, quando comparado com valores reportados na literatura. O custo de fabricação neste estudo apresentou valores inferiores aos encontrados para PTC com sistemas de rastreamento e bombeamento. O PTC proposto configura-se como uma alternativa de grande potencial para diversas aplicações agroindustriais de média temperatura, onde alta eficiência não é necessária e a facilidade de operação é importante.Item Solar thermal energy collection by compound parabolic collector and its storage in a packed-bed system: numerical and experimental analysis(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-27) Barbosa, Eloiny Guimarães; Martins, Marcio Arêdes; http://lattes.cnpq.br/7012951085761345The use of renewable energy sources is crucial for maintaining the sustainability of the planet, reducing reliance on finite resources, and mitigating the environmental consequences of fossil fuel combustion. Among the various avenues of solar energy utilization, solar thermal energy has gained increasing prominence. Thermal storage systems have significantly enhanced the reliability and predictability of solar systems. This study aimed to establish parameters, explore different dryer configurations, and highlight the importance of thermal energy storage methods. Additionally, the thermal and economic performance of a U-tube compound parabolic collector (CPC) was evaluated in a prototype. Different filling fluids (water, air, and thermal oil) within the evacuated tube and varying mass flow rates (0.007, 0.009, 0.014, and 0.021 kg s-1) were examined. In the final section, a numerical evaluation was conducted on a packed bed thermal energy storage (PBTES) system. The optimization of this system considered various heat storage materials (concrete, quartzite rock, and cast iron) and particle sizes (0.02, 0.03, and 0.04 m). The evaluated CPC collector demonstrated an optical efficiency of approximately 63.6%. The use of thermal oil as the filling fluid led to a higher average thermal efficiency (41.2%) compared to water (31.7%) and air (31.1%). The lowest evaluated mass flow rate resulted in the highest average thermal efficiency (41.2%). Regarding the PBTES analysis, the utilization of materials with lower thermal conductivity led to an increased temperature difference between the heat transfer fluid and the solid material. The configuration of multilayer materials had a significant impact on loading and unloading times, as well as on stored and released thermal energy. Among the cases evaluated, Case 9 exhibited the highest stored thermal energy (27.2 MJ) and demonstrated commendable charge (87.5%), discharge (80.5%), and exergy (70.5%) efficiencies. Clearly, the variability in particle diameter and material type had a substantial influence on stratification and heat transfer within the PBTES. Keywords: Environmentally friendly system. Evacuated U tube solar collector. Renewable and sustainable energy. Solar energy. Thermocline thermal storage system.