Análise teórico: experimental de um concentrador solar tipo Fresnel Linear
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Copetti, Jacqueline Biancon | |
| Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1) | Oliveira, Jeferson Diehl de | |
| Lattes Coorientador(a) (dc.contributor.advisor-co1Lattes) | http://lattes.cnpq.br/0014747062548738 | pt_BR |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/9219989574784501 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Scalco, Patricia | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/0818192012430829 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2025-12-17T19:32:09Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2025-12-17T19:32:09Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2025-07-17 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | Solar radiation, an abundant and renewable source, can be harnessed through solar concentrators, which direct and concentrate incident radiation into small areas, converting it into heat for electricity generation or to supply industrial processes requiring medium to high temperatures. One of the technologies that apply this concept is the Linear Fresnel Reflector (LFR), which uses parallel rows of flat (or slightly curved) mirrors that move throughout the day following the movement of the Sun. Solar radiation strikes the mirrors and is reflected to an absorber, where the radiation is converted into thermal energy. In this context, this thesis presents a theoretical and experimental analysis of the performance of an LFR system with a trapezoidal cavity receiver, installed at the Renewable Sources Laboratory of the University of Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS). The study was structured in three main stages: geometric and analytical modeling, thermal analysis of the receiver, and experimental validation. The first step involved characterizing the mirror array and receiver, applying the gap angle concept to redistribute the mirror rows to minimize blocking and shading losses. Subsequently, a thermal model was developed to simulate heat transfer in the receiver: heat balances were applied to each of the surfaces involved in the heat exchange, properties of the Paratherm HE thermal fluid, conduction, convection, and radiation losses. Subsequently, experimental tests were conducted on different days and flow rates, enabling comparison with theoretical results. The analysis revealed that, although the thermal model accurately predicts thermal trends, discrepancies occur due to operational instabilities and limitations in experimental control. Furthermore, the results showed that the trapezoidal cavity receiver achieved an optical efficiency of 77% and a CAP of 0.24, values higher than those obtained with the CPC combined with the evacuated tube (63% and CAP of 0.10). Mirror redistribution using the gap angle criterion increased efficiency to 89%, albeit with a smaller angular tolerance. Experimental tests confirmed the influence of operating conditions and thermal losses, while the theoretical model adequately reproduced the receiver's behavior, highlighting the importance of convection and radiation losses at high temperatures. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | A radiação solar, fonte abundante e renovável, pode ser aproveitada por meio de concentradores solares, que direcionam e concentram a radiação incidente em áreas reduzidas, convertendo-a em calor para geração de eletricidade ou para suprir processos industriais que demandam temperaturas médias e elevadas. Uma das tecnologias que utilizam esse conceito, é o Refletor Fresnel Linear (LFR), que utiliza fileiras paralelas de espelhos planos (ou levemente curvos) que se movimentam ao longo do dia acompanhando o movimento do Sol; a radiação solar incide nos espelhos e é refletida para um absorvedor, onde a radiação é convertida em energia térmica. Nesse contexto, esta tese apresenta uma análise teórico-experimental do desempenho de um sistema LFR com receptor de cavidade trapezoidal, instalado no Laboratório de Fontes Renováveis da Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS). O estudo foi estruturado em três etapas principais: modelagem geométrica e analítica, análise térmica do receptor e validação experimental. A primeira etapa envolveu a caracterização do campo de espelhos e do receptor, com a aplicação do conceito de Gap Angle para redistribuição das fileiras de espelhos, buscando minimizar perdas por bloqueio e sombreamento. Em seguida, foi desenvolvido um modelo térmico para simular a transferência de calor no receptor: foram aplicados balanços térmicos em cada uma das superfícies envolvidas na troca térmica, propriedades do fluido térmico Paratherm HE e perdas por condução, convecção e radiação. Posteriormente, foram realizados ensaios experimentais em diferentes dias e faixas de vazão, possibilitando a comparação com os resultados teóricos. A análise evidenciou que, embora o modelo térmico preveja adequadamente as tendências térmicas, discrepâncias ocorrem devido a instabilidades operacionais e limitações do controle experimental. Além disso, os resultados mostraram que o receptor de cavidade trapezoidal alcançou eficiência óptica de 77% e CAP de 0,24, valores superiores aos obtidos com o CPC associado ao tubo evacuado (63% e CAP de 0,10). A redistribuição dos espelhos pelo critério do Gap Angle elevou a eficiência para 89%, embora com menor tolerância angular. Os ensaios experimentais confirmaram a influência das condições operacionais e das perdas térmicas, enquanto o modelo teórico reproduziu adequadamente o comportamento do receptor, destacando a relevância das perdas por convecção e radiação em altas temperaturas. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/13917 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Refletor Fresnel linear | en |
| Assunto (dc.subject) | Análise teórico-experimental | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Modelo óptico | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Modelo térmico | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Análise experimental | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Linear Fresnel reflector | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Theoretical-experimental analysis | en |
| Assunto (dc.subject) | Optical model | en |
| Assunto (dc.subject) | Thermal model | en |
| Assunto (dc.subject) | Experimental analysis | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica | pt_BR |
| Título (dc.title) | Análise teórico: experimental de um concentrador solar tipo Fresnel Linear | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Tese | pt_BR |
Arquivos
Pacote original
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- Patricia Scalco_.pdf
- Tamanho:
- 4.36 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
- Descrição:
- analise_teorico-experimental
Licença do pacote
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- license.txt
- Tamanho:
- 2.12 KB
- Formato:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Descrição: