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Apr 11, 2023

Investigação experimental de um coletor solar parabólico utilizando água

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7398 (2023) Citar este artigo

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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 devido a um aumento na viscosidade do fluido de trabalho e um aumento no custo da nanopartícula; portanto, não é econômico. Este relatório tentou usar o surfactante Dodecil Benzeno Sulfonato de Sódio (SDBS) no nanofluido MWCNT-água concentrado de baixo volume para estabelecer a transferência de calor eficaz em aplicações de coletores parabólicos solares. O nanofluido MWCNT-água estável foi preparado em concentrações de 0,0158, 0,0238 e 0,0317 em volume. Os experimentos foram conduzidos das 10:00 às 16:00 a vazões de 6, 6,5 e 7 L/min em relação aos padrões ASHRAE. Na taxa de fluxo 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. A maior concentração de volume de MWCNT na água aumenta a interação da área de superfície 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 do que a água destilada.

O aumento na demanda de energia e questões como aquecimento global e emissões perigosas de combustíveis fósseis resultaram na mudança para fontes de energia renováveis. A energia solar foi uma das opções promissoras para suprir as necessidades energéticas atuais. 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 alta temperatura O coletor parabólico é um coletor solar do tipo concentrador linear que opera a 150–400 °C1. O coletor parabólico consiste em um espelho ou coletor, que reflete a radiação solar e tem a forma de uma parábola, e um tubo absorvedor ou tubo receptor, que recebe a radiação do espelho e está 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 mudar 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 tampa 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 base, e tal fluido é conhecido como nanofluido. Em nanofluidos, o papel da nanopartícula é aumentar a transferência de calor aumentando a condutividade térmica de um fluido de trabalho. Portanto, nanopartículas de maior condutividade térmica são usadas em nanofluidos. Muitos pesquisadores trabalharam no efeito da concentração de volume de nanofluido, taxa de fluxo de volume e material do tubo absorvedor no desempenho de coletores solares parabólicos. A influência das condições meteorológicas e da intensidade da radiação solar também é contabilizada. Uma revisão detalhada da literatura foi realizada sobre os parâmetros listados acima, que são discutidos abaixo. Os experimentos foram realizados para diferentes revestimentos e materiais do tubo receptor usando frações de volume de 0,2 e 0,3 vol% CNT-óleo 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.