Investigação experimental em um coletor solar parabólico utilizando água

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7398 (2023) Citar este artigo

579 Acessos

1 Citações

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Um trabalho experimental limitado foi em nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) - nanofluido de água com surfactante no coletor solar parabólico em baixas concentrações de volume. No nanofluido concentrado de alto volume, a queda de pressão foi mais devida a um aumento na viscosidade do fluido de trabalho e a um aumento no custo das nanopartículas; portanto, não é econômico. Este relatório tentou usar o surfactante Dodecil Benzeno Sulfonato de Sódio (SDBS) no nanofluido de água MWCNT concentrado de baixo volume para estabelecer transferência de calor eficaz em aplicações de coletores parabólicos solares. O nanofluido estável de água MWCNT foi preparado em concentrações de volume de 0,0158, 0,0238 e 0,0317. Os experimentos foram conduzidos das 10h00 às 16h00 com vazões de 6, 6,5 e 7 L/min de acordo com os padrões ASHRAE. Na vazão de 7 L/min do fluido de trabalho, ter uma diferença mínima de temperatura entre o fluido de trabalho e o tubo absorvedor leva a uma melhor transferência de calor. O aumento da concentração volumétrica de MWCNT na água aumenta a interação da área superficial entre a água e as nanopartículas de MWCNT. Isso resulta na eficiência máxima do coletor solar parabólico de 0,0317 vol% com uma vazão de 7 L/min e 10–11% maior que a água destilada.

O aumento da procura de energia e questões como o aquecimento global e as emissões perigosas de combustíveis fósseis resultaram na mudança para fontes de energia renováveis. A energia solar foi uma das opções promissoras para atender às atuais necessidades energéticas. A energia solar pode ser derivada de coletores solares e células fotovoltaicas. As células fotovoltaicas convertem diretamente a energia solar em energia elétrica e os coletores solares são usados ​​para aplicações de temperaturas mais altas. O coletor parabólico é um coletor solar do tipo concentrador linear que opera a 150–400 °C1. O coletor parabólico é composto por um espelho ou coletor, que reflete a radiação solar e tem formato de parábola, e um tubo absorvedor ou tubo receptor, que recebe a radiação do espelho e fica localizado em uma posição focal do espelho. O tubo absorvedor transfere calor para o meio de trabalho. Este fluido aquecido é utilizado para aplicações industriais e de geração de energia. A modificação do tubo receptor e do meio de trabalho aumenta a transferência de calor em um coletor parabólico. Modificar o tubo receptor significa alterar o material do tubo receptor, aplicar revestimento térmico no tubo receptor, modificar o design do tubo receptor, alterar a face interna do tubo receptor e adicionar uma cobertura de vidro eficaz à face externa de um tubo receptor. Os materiais de maior condutividade térmica foram escolhidos para o tubo receptor. O avanço do fluido de trabalho pode ser realizado pela introdução de nanopartículas no fluido de base, e tal fluido é conhecido como nanofluidos. Nos nanofluidos, o papel das nanopartículas é melhorar a transferência de calor, aumentando a condutividade térmica de um fluido de trabalho. Conseqüentemente, nanopartículas de maior condutividade térmica são usadas em nanofluidos. Muitos pesquisadores trabalharam no efeito da concentração volumétrica do nanofluido, da vazão volumétrica e do material do tubo absorvedor no desempenho de coletores solares parabólicos. A influência das condições meteorológicas e da intensidade da radiação solar também é contabilizada. Foi realizada uma revisão detalhada da literatura sobre os parâmetros listados acima, que são discutidos abaixo. Os experimentos foram realizados para diferentes revestimentos e materiais do tubo receptor usando frações volumétricas de 0,2 e 0,3% em volume de óleo CNT como fluido funcional. Os experimentos foram conduzidos com um coletor parabólico para verificar o desempenho óptico e térmico do tubo absorvedor. Eles descobriram que o tubo de cobre aspirado cromado preto produzia bons resultados2. O trabalho experimental foi realizado revestindo nanopartículas de CNT de 20–40 nm no tubo absorvedor de cobre.