colectores placa plana
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Colectores placa planaTRANSCRIPT
CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y
DESARROLLO TECNOLOGICO
Fuentes Alternas de Energía
Catedrático:
Dr. JOSÉ JASSÓN FLORES PRIETO
Tarea 17
Resumen Unidad 6-6.7
Presenta:
Erick Iván Téllez Velázquez
2do Semestre
13 de Abril de 2015
Unidad 6. Colectores de Placa Plana
Un colector solar es un tipo especial de intercambiador de calor que transforma la
energía solar radiante en calor. Un colector solar difiere en varios aspectos del
calor más convencional intercambiadores. Este último suele lograr un intercambio
fluido a fluido con alta transferencia de calor tarifas y con la radiación como un
factor sin importancia. En el colector solar, la transferencia de energía es de una
fuente distante de la energía radiante a un fluido. El flujo de radiación incidente es,
en el mejor de, aproximadamente 1100 W / m2 (sin concentración óptica), y es
variable.
Los colectores de placa plana pueden ser diseñados para aplicaciones que
requieren la entrega de energía a temperaturas moderadas, hasta quizás 100◦C
encima de la temperatura ambiente. Estos usan tanto el haz y radiación difusa
solar, no requieren de seguimiento del sol, y requieren poco mantenimiento. Estos
son mecánicamente más simples que colectores de concentración. Las mayores
aplicaciones de estas unidades están en calentadores solares de agua, la
construcción de calefacción, aire acondicionado, y calor para procesos
industriales.
6.1 DESCRIPCIÓN DE LOS COLECTORES PLACA PLANA
Las partes importantes de un colector solar de placa plana de calentamiento de
líquido típica , como se muestra en Figura 1.
6.2 BASIC PLACA PLANA BALANCE ENERGÉTICO ECUACIÓN
En estado permanente, el rendimiento de un colector solar es descrito por un
balance de energía que indica la distribución de la energía solar incidente en la
ganancia de energía útil, pérdidas térmicas, y las pérdidas ópticas. La radiación
solar absorbida por un colector por unidad de área de absorción S es igual a la
diferencia entre la radiación solar incidente y las pérdidas ópticas tal como se
define por la Ecuación 1. La energía térmica perdida desde el colector a los
alrededores por conducción, convección y radiación infrarroja pueden ser
representados como el producto del coeficiente de calor transferido UL veces de
la diferencia entre la temperatura media de la placa absorbedora TPM y la
temperatura ambiente Ta. En estado estable, la producción de energía útil de un
colector de área Ac es la diferencia entre la radiación solar absorbida y la pérdida
térmica:
[ ]
Ecuación 1.
Una medida de rendimiento del colector es la eficiencia de recolección, que se
define como la relación de la ganancia útil sobre un cierto período de tiempo
especificado a la energía solar incidente sobre el mismo período de tiempo:
∫
∫
Ecuación 2
Si la condición fuera constante por un periodo de tiempo, la eficiencia se reduce a:
Ecuación 3
6.3 distribuciones de temperatura en los colectores PLACA PLANA
El análisis detallado de un colector solar es un problema complicado.
Afortunadamente, un relativamente simple análisis arrojará resultados muy útiles.
Estos resultados muestran las variables importantes, cómo se relacionan, y cómo
afectan el rendimiento de un colector solar. Estos principios básicos se muestran
en un colector calentador de líquido.
6.4 COEFICIENTE GENERAL DE PÉRDIDA CALOR EN EL COLECTOR
El coeficiente de radiación de la placa a la tapa es:
El coeficiente de radiación para la cubierta al aire hr,c-a esta dada por:
La ecuación para la temperatura del vidrio de cubierta es:
6.5 DISTRIBUCIÓN DE LA TEMPERATURA ENTRE LOS TUBOS Y EL
COLECTOR FACTOR DE EFICIENCIA
La ganancia útil se puede expresar en términos de las dos resistencias como:
Dónde:
Di=Diametro interno del tubo.
hfi= Coeficiente de transferencia de calor entre el fluido y la pared del tubo.
La eficiencia del colector está dada por:
[
[ ]
]
6.6 DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURA EN LA DIRECCIÓN DEL CAUDAL
El fluido entra en el colector a Tfi temperatura y el aumento de temperatura hasta
que en la salida es Tfo. Podemos expresar un balance de energía sobre el fluido
que fluye a través de un único tubo de longitud como:
(
)
La cantidad nWL es el área del colector:
6.7 COLECTOR FACTOR DE REMOCION DE CALOR Y FACTOR DE FLUJO
Es conveniente definir una cantidad que relacione la ganancia de energía real útil
de un colector a la ganancia útil si toda la superficie del colector era la
temperatura de entrada de fluido. Esta cantidad se denomina factor de eliminación
de calor FR del colector. En forma de ecuación es:
[
]