O estudante Victor César Pigozzo Filho, orientado pelo professor Júlio César Passos, apresentará sua tese na próxima segunda-feira (08/07) às 8:30 no Auditório da EMC. A tese é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (POSMEC). O auditório tem capacidade para 64 pessoas.
Título: DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE EXPERIMENTAL DE UM CONCENTRADOR SOLAR FRESNEL LINEAR PARA GERAÇÃO DIRETA DE VAPOR
Resumo: A tecnologia heliotérmica se apresenta como opção promissora para conversão de energia solar em energia térmica para processos industriais ou geração de eletricidade. Os coletores concentradores do tipo Fresnel linear se mostram como uma opção interessante para geração de vapor saturado a temperaturas de até 200°C em sistemas de pequeno e médio porte devido principalmente à sua maior simplicidade e menores custos, quando comparado com outros sistemas de concentração solar, em especial ao cilindro parabólico. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento, construção e análise de um concentrador Fresnel linear com 60 m² que opera com geração direta de vapor saturado, capaz de operar a temperaturas de até 230°C. O absorvedor utilizado é do tipo cavidade trapezoidal multitubos, contendo seis tubos de 25,4 mm de diâmetro externo e 12 m de comprimento. O fluido escoa em série pelos tubos, entrando pelos tubos periféricos se encaminhando aos tubos centrais. Através de análises do tipo ray-tracing e variação de parâmetros determinou-se a geometria ideal do Fresnel. O sistema de rastreamento, com um único atuador para todas as linhas de espelhos, foi desenvolvido e analisado para identificar e quantificar suas fontes de incertezas. A incerteza máxima de 0,1° na determinação do ângulo de incidência transversal se mostrou adequada para o correto posicionamento dos espelhos. Testes de perdas térmicas sem radiação concentrada foram realizados com e sem a janela de vidro no absorvedor, com diferenças de temperatura entre o fluido e o ambiente de até 100°C. Foi observado um grande aumento nas perdas térmicas com a velocidade do vento no caso sem vidro. Para a diferença de temperatura de 40°C uma redução de 60% nas perdas térmicas é possível com o uso da janela de vidro. Uma análise analítica mostrou que o uso da temperatura do fluido, ao invés da temperatura da parede externa dos tubos, não introduz erros significativos na determinação das perdas térmicas nas temperaturas analisadas. As perdas térmicas em condições reais de operação, com incidência de radiação concentrada no absorvedor, apresentaram os mesmos resultados do caso sem radiação concentrada. Nos testes de desempenho a eficiência óptica de pico foi determinada experimentalmente variando entre 0,62 e 0,54 com o absorvedor operando com e sem o vidro e com os espelhos limpos. Com os espelhos sujos a eficiência cai em até 10% em cada caso. Os modificadores pelos ângulos de incidência foram determinados com uma incerteza máxima de 11% e média de 3% com relação aos obtidos numericamente. Nos testes operando com geração direta de vapor foi possível analisar o Fresnel operando em conjunto com um separador de vapor vertical. Nestes testes o Fresnel é alimentado com água líquida à temperatura próxima a de saturação na pressão correspondente. Em um teste com vazão volumétrica de 0,21 l/s, o que corresponde a uma velocidade mássica de 445 kg/m²s, foi possível gerar 86 kg de vapor saturado a 170°C de forma contínua e controlada. Para determinar a queda de pressão no escoamento bifásico a correlação de Friedel foi utilizada e apresentou boa concordância com os dados experimentais.
Palavras-chave: energia solar concentrada; concentrador Fresnel linear; geração direta de vapor, análise experimental.
Membros da banca:
Universidade Federal de Santa Catarina
e.bazzo@ufsc.br
Prof. Ênio Pedone Bandarra Filho, Dr.
Relator
Universidade Federal de Uberlândia
bandarra@ufu.br
Prof. Joaquim Manoel Gonçalves, Dr.
Instituto Federal de Santa Catarina
joaquimm@ifsc.edu.br
Orientador/Presidente
Universidade Federal de Santa Catarina
Julio.passos@lepten.ufsc.br
Prof. Mário Henrique Macagnan, Dr.
mhmac@unisinos.br
Eng. Rafaela Frota Reinaldo, Dra.
rafaela.reinaldo@petrobras.com.br