Caracterização da Interacção Térmica entre uma Matriz Porosa Metálica e um Escoamento - Aplicação a um Colector Solar

Abstract

As energias renováveis são cada vez mais utilizadas como forma de obter energia útil, em detrimento do recurso aos combustíveis fósseis, por estarem disponíveis a longo prazo e por não acarretarem efeitos negativos significativos associados à sua utilização ao invés das fontes não renováveis. São necessários equipamentos que transformem a energia disponível, como por exemplo, o Sol, o vento, as marés, o calor interno da Terra, em energia útil. Esta dissertação teve como objectivo a caracterização de uma matriz porosa metálica, a palha-de-aço, mais precisamente a determinação do seu coeficiente de transferência de calor por convecção. Esta matriz funciona como placa absorvedora num colector solar para aquecer ar que teve como função inicial a sua integração num sistema de secagem de produtos alimentares. A partir de estudos realizados anteriormente é possível afirmar que este equipamento apresenta uma boa eficiência térmica. Foi construída uma instalação experimental e desenvolvido um modelo teórico que em conjunto permitem a determinação do valor pretendido. Depois de realizados os vários ensaios experimentais e a respectiva comparação com os dados fornecidos pelo modelo teórico, chegou-se a um valor do coeficiente de transferência de calor da matriz aproximadamente igual a 10 W/m2.°C. Foram também realizados ensaios que permitiram determinar o valor da pressão do fluido em escoamento, em vários pontos de medição colocados ao longo da conduta da instalação experimental. Foi possível, a partir desses valores, o cálculo de outro parâmetro que permite a caracterização da mesma matriz porosa, o coeficiente de permeabilidade, que neste caso é aproximadamente igual a 2,48 x 10-8 m2.

Abstract Renewable energy is increasingly used as a way to get useful energy, rather than the use of fossil fuels, because they are available in the long term and would entail no significant negative effects associated with their use instead of non-renewable sources. Equipment is required to transform the available energy, such as the sun, wind, tides, the earth's internal heat, into useful energy. This work aimed at the characterization of a porous metallic matrix, steel wool, more precisely determine the coefficient of heat transfer by convection. This matrix works as an absorber plate in a solar collector to heat air that had the initial function integrate a system of drying food. From previous studies we can say that this equipment has a good thermal efficiency. An experimental installation was constructed and developed a theoretical model which together allow the determination of the desired value. After the various experimental tests performed and their comparison with data supplied by the theoretical model, there was obtained a value for the coefficient of heat transfer array is approximately 10 W/m2. ° C. Have also been made tests used to determine the value of the pressure fluid in flow at various measuring points placed along the duct of the experimental installation. It was possible from these values, the calculation of another parameter that allows the characterization of the same porous matrix, the permeability coefficient, which in this case is approximately equal to 2.48 x 10-8 m2.