Trabalho trc ees

326 visualizações

Publicada em

Publicada em: Educação, Tecnologia, Negócios
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
326
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
2
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
8
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Trabalho trc ees

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI MINAS GERAIS ENGENHARIA MECÂNICA TRANSFERÊNCIA DE CALOR II LUCIANO RIBEIRO PEREIRA RODRIGO JUNIO PEREIRA DE BARCELOS EXERCÍCIO PAINEL FOTOVOLTÁICO (FV) SÃO JOÃO DEL REI JULHO, 2013
  2. 2. 1. COMENTÁRIOS INICIAIS O exercício proposto demanda uma solução iterativa em função das variáveis e parâmetros fornecidos. A partir dos dados do problema deve-se montar um balanço energético e promover iterações para determinação da temperatura da superfície do painel, modelado matematicamente como uma placa plana. As correlações e formulações matemáticas foram obtidas a partir do seguinte livro texto:  INCROPERA; DEWITT, Fundamentos de Transferência de Calor e Massa, 6ed. LTC. 2008 Para a resolução do problema, foi utilizado um software de engenharia, fabricado pela F-Chart, conhecido como Engineering Equation Solver (EES®). A partir da base de dados do programa e da inserção das equações necessárias, foram geradas as soluções, tabelas e gráficos, exibidos na sequência. 2. RESOLUÇÃO Questão 1 a) Balanço de Energia  Todo o calor fornecido pelo sol que não se transforma em energia elétrica é “perdido” através da convecção e da radiação para o ambiente;  A eficiência do painel é função da temperatura e a energia gerada é função da radiação solar, da temperatura da superfície; 𝑬 𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂 = 𝑬 𝒔𝒂𝒊 → 𝒒 𝒔𝒐𝒍𝒂𝒓 ∗ 𝑨 𝒔𝒖𝒑 = 𝑾 𝒆𝒍𝒆𝒕 + 𝑸 𝒄𝒐𝒏𝒗 + 𝑸 𝒓𝒂𝒅
  3. 3. Montagem do Problema no EES A solução obtida através do software foi a seguinte:  A Temperatura da Superfície “Ts” encontrada foi de 𝑇 𝑠 = 335,7 [𝐾].  O calor gerado 𝑊𝑔𝑒𝑟 = 8,023 [𝑊]
  4. 4. Para realizar as iterações o programa partiu de uma temperatura arbitrária e o critério de parada utilizado foi que a temperatura admitida inicialmente (Ta) fosse igual a temperatura encontrada no balanço de energia (Ts). b) Admitindo as variações da radiação solar e utilizando o mesmo software e plotando-se o gráfico a partir de uma tabela com 100 pontos, têm-se: Figura 1 – Potência Elétrica Máxima Gerada Pode-se observar que o valor ótimo de fluxo de calor é obtido quando a radiação solar está entre 384,8[W/m²] e 390,9 [W/m²]. Esse fenômeno acontece porque a eficiência do painel reduz com o aumento da temperatura da superfície. Quando a radiação aumenta (energia de entrada), a energia de saída também deveria aumentar; porém a redução do rendimento passa a ter um efeito mais influente do que o aumento da energia de saída em função da radiação, fazendo a potência elétrica gerada diminuir. c) O aumento da velocidade tornou o escoamento turbulento e, como o regime turbulento permite maiores trocas térmicas o efeito obtido foi uma redução da temperatura na superfície da placa. Menores temperaturas superficiais (Ts) permitem maior eficiência do sistema (η) e, com isso, a energia gerada tornou-se maior. O gráfico a seguir ilustra melhor esse comportamento.
  5. 5. Gráfico 1 – Potência Gerada em Função da Velocidade do Ar d) Como era de se prever, a força cisalhante aumenta com a velocidade, sendo esse fator mais pronunciado no regime turbulento, devido às características do escoamento. Gráfico 2 – Força Cisalhante Gerada em Função da Velocidade do Ar
  6. 6. ANEXO A ************************************************************************************************* Linhas de Programação: Software EES ® [F-Chart] ************************************************************************************************* $UnitSystem [K mass J Degree Pa] "Dados Iniciais" w=0,75[m] "Largura da Placa" l=0,5[m] "Comprimento da Placa" {u_inf=2,235[m/s] "Velocidade do Ar"} T_inf=305,7 [K] "Temperatura do Ar Ambiente" emissiv_=1,0[-] "Emissividade do Painel" q_dot_sol=490[W/m^2] "Radiação Solar" As=w*l "Área da Superfície" P_amb=1[atm]*convert(atm;Pa) "Pressão do Ambiente" T_filme=(Ta+T_inf)/2 "Temperatura utilizada no cálculo das propriedades" "Propriedades do Fluido calculadas pela base de dados do EES" rho=density(Air;T=T_filme;P=P_amb) mu=viscosity(Air;T=T_filme) k=conductivity(Air;T=T_filme) Pr=Prandtl(Air;T=T_filme) Re=(rho*u_inf*l)/mu "Admitindo que o escoamento sempre será laminar" "Variação da Correlação em função da Velocidade Crítica (aprox. 17 m/s)" {Nusselt = 0,664*Re^(1/2)*Pr^(1/3) "Correlação utilizada em função do n° de Re (Laminar)"} Nusselt=(0,037*Re^(4/5)-871)*Pr^(1/3) "Correlação utilizada em função do n° de Re (Turbulento)" h_bar_= (Nusselt*k)/l "Cálculo do h_bar_" "Balanço de Energia" eta = (0,15-(Ts-293,15)*0,0025) "Eficiência do Painel" W_dot_ger=As*eta*q_dot_sol "Energia Elétrica Gerada" q_dot_sol*As=h_bar_*As*(Ts-T_inf)+sigma#*emissiv_*As*(Ts^4-T_inf^4)+eta*As*q_dot_sol "Balanço" Ta=Ts "Critério de Parada: A iteração deve continuar até que a T admitida seja igual aT calculada" "Cálculo da Tensão de Cisalhamento" c_bar_f=0,074*Re^(-1/5)-1742*Re^(-1) "Turbulento" {c_bar_f=1,328*Re^(-1/2) "Laminar"} tau_bar_s=(c_bar_f*rho*u_inf^2)/2 "Tensão de Cisalhamento" Force=tau_bar_s*As "Força Cisalhante"

×