Colector solar de placa plana de paso doble con lecho poroso

Flat plate solar collector of porous bed double step

  • Arnaldo Verdeza V. Universidad del Norte, Colombia
  • Jorge Mendoza F. Universidad del Norte, Colombia
  • Rafael Gómez V. Universidad del Norte, Colombia
  • Adrián Ávila G. Universidad del Norte, Colombia
Palabras clave: Solar collector, porous bed, model, thermofluid, hot air (en_US)
Palabras clave: Colector solar, lecho poroso, modelo, termofluido, aire caliente (es_ES)

Resumen (es_ES)

La utilización de aire caliente en diversos procesos hace necesario el desarrollo de investigaciones que hagan más eficientes y económicos los métodos de producirlo, donde la primera opción por evaluar son los colectores solares. Este trabajo desarrolla una modelación de un colector solar de placa plana y lecho poroso, empleando la solución de ecuaciones analíticas en diagramas de bloques, para estructurar un software que permite simular el comportamiento del colector en estado transitorio, bajo diversos parámetros. En la aplicación se evalúa teóricamente el comportamiento del lecho poroso, la eficiencia, la caída de presión, la distribución de temperaturas y los materiales empleados para su construcción. Esto permite un análisis del comportamiento térmico, con un error promedio comparado con resultados experimentales de 6 %. El modelo se valida experimentalmente, con datos de un colector real, donde se mantiene un flujo de aire de 0,119 kg/s y se varía la radiación entre 400 y 500 W/m2; se observa la distribución de temperaturas, la eficiencia térmica y las caídas de presión. En los resultados obtenidos se alcanzan temperaturas de 360 y 375 K en el aire de salida y caídas de presión de 10,27 y 14,27 Pa, con valores de eficiencia de 36,5 y 51,7%, respectivamente, para nivel de radiación. Esto demuestra la idoneidad de este tipo de colectores como una opción para captar energía solar.

Resumen (en_US)

The use of hot air in various processes, requires the development of research to make more efficient and economical methods of producing, where the first option to be evaluated are the solar collectors. As this work develops a modeling of a flat plate solar collector and porous bed using analytical equations solving in block diagrams to structure a software that can simulate the behavior in transient state manifold under various parameters (dimensional, known materials and environmental conditions). In the application to theoretically evaluate the behavior of the porous bed, efficiency, pressure drop, temperature distribution and material used for construction, allowing analysis of the thermal behavior, with an average error compared to experimental results 6%. The model is validated experimentally, with data from an actual collector, where they remain an airflow of 0.119 kg / s and radiation varies between 400-500 W/m2 and observe the temperature distribution, thermal efficiency and falls pressure. In the results reach temperatures of 360 and 375 K in the exhaust air and pressure drops of 10.27 and 14.27 Pa, recording efficiency values of 36.5 and 51.7% respectively for radiation level. This fact demonstrates the suitability of such collectors as an option to capture solar energy.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Biografía del autor/a

Arnaldo Verdeza V., Universidad del Norte, Colombia
Ingeniero mecánico, Universidad Pontificia Bolivariana, Sede Montería, Colombia. MSc. en Ingeniería Mecánica, Universidad del Norte, Colombia. Docente de la Universidad del Norte, Colombia.
Jorge Mendoza F., Universidad del Norte, Colombia
Ingeniero mecánico, Universidad Pontificia Bolivariana, Sede Medellín, Colombia. MSc. en Sistemas Energéticos, Universidad Pontificia Bolivariana, Sede Medellín, Colombia. Ph.D. en Ingeniería Mecánica, Universidad del Norte.
Docente de la Universidad del Norte, Colombia.

Rafael Gómez V., Universidad del Norte, Colombia
Ingeniero mecánico, Universidad Pontificia Bolivariana, Sede Montería, Colombia. MSc. en Ingeniería Mecánica, Fundación Universidad del Norte, Colombia. Docente de la Universidad del Norte, Colombia.
Adrián Ávila G., Universidad del Norte, Colombia
Ingeniero mecánico, Universidad del Norte, Colombia. MSc. en Ingeniería Mecánica, Universidad del Norte. Docente de la Universidad del Norte, Colombia.

Referencias

. K. Sopian Supranto, W. R. W Daud, M. Y. Othman y B. Yatim, “Thermal performance of the double-pass solar collector wiht and wihtout porous media”, Renewable Energy, vol. 18, no. 4, pp. 557-64, 1999.

. J. Duffie y W. Beckman, Solar engineering of thermal processes, Wisconsin: Willey, 2006.

. B. Paul y J. S. Saini, “Optimization of bed parameters for packed bed solar energy collection system”, Renewable Energy, vol. 29, no. 11, pp. 1863-76, 2004.

. Agua Matter, Desalación por destilador y osmosis inversa [en línea], disponible: http://www.acquamatter.com/desalacion_del_agua.htm, consultado el 18 de febrero de 2011.

. Proyecto y Obra: Energía solar: aplicaciones en arquitectura [en línea], 2000, disponible: www.proyectoyobra.com, consultado el 18 de febrero de 2011.

. G. Cifuentes, C. Marín y D. Muños, “Behavior of the temperature of the flow of air in a solar absorber”, Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial, vol. 7, no. 2, pp.32-39, 2009.

. Y. Cengel, Transferencia de calor y masa, México: Mc Graw-Hill, 2007.

. D. Dewitt y F. Incropera, Fundamentos de tranferencia de calor y masa, Estados Unidos: Wiley, 2002.

. N. S. Thakur, J. S. Saini y S. C. Solanki, “Heat transfer and friction correlation for packed bed solar air heater for a low porosity sistem”, Solar Energy, vol. 74, no. 4, pp. 319-329, 2003.

. L. Varshney y J. S. Saini, “Heat transfer and friction factor correlations for rectangular solar air heater duct packed with wire mesh screen matrices”, Solar Energy, vol. 62, no. 4, pp. 255-65, 1998.

. M. K. Mittal y L. Varshney, “Optimal thermohydraulic performance of a wire mesh packed solar air heater”, Solar Energy, vol. 80, no. 9, pp. 1112-1120, 2006

Cómo citar
Verdeza V., A., Mendoza F., J., Gómez V., R., & Ávila G., A. (2014). Colector solar de placa plana de paso doble con lecho poroso. Visión electrónica, 7(2), 57-66. https://doi.org/10.14483/22484728.5509
Publicado: 2014-04-09
Sección
Visión Investigadora