Análise numérica de um sistema integrado coletor solar/armazenador térmico

Abstract

This study shows a numerical analysis of the temperature and speed fields of water during the process of heating through sensible heat in the interior of a cylindric thermal storage, heated laterally and with adiabatics top and base, in order to study the operational conditions of an integrated collector-storage solar water heater (ICSSWH). In a second analysis a model with an internal baffle is created and temperature and velocity fields are analysed. The numerical study is done taking into consideration a bidimensional, transient non linear research in cylindric coordenates, discretized by the technique of finite elements. Its solution is obtained numerically through a computational code developed in a C programming language. The numerical results are validated. A transient analysis of the spped and temperature fields so as of the mixing temperatures and the charging speed, with or without the infernal baffle are carried out taking into account the aim of studying the influence of the so called wall in the free convection of those conditions.

Este estudo apresenta uma análise numérica dos campos de temperaturas e velocidades d'água durante seu processo de aquecimento via calor sensível no interior de um armazenador térmico cilíndrico, aquecido lateralmente e adiabático em seu topo e base, visando o estudo da condição de operação de um aquecedor de água coletor solar-armazenador integrados (ICSSWH - Integrated Collector-Storage Water Heater). Em uma segunda análise a influência de um defletor interno é estudada pela definição dos campos de velocidades e temperaturas da água. A abordagem numérica é realizada a partir de um modelo bidimensional, transiente, não linear e em coordenadas cilíndricas, discretizada pela técnica de elementos finitos. A construção do modelo é obtida numericamente através de um código computacional desenvolvido em linguagem de programação C. Os resultados numéricos são validados. Análises transientes dos campos de velocidades e temperaturas bem como das temperaturas de mistura e velocidade de carregamento, com e sem parede interna direcionada (defletor interno) são realizadas com a finalidade de estudar a inlfuência da referida parede na convecção livre nessas condições.