Estudo numérico de características de escoamento e transferência de calor em coletor solar de tubo evacuado

Este trabalho apresenta um estudo numérico sobre características de escoamento e transferência de calor em tubo evacuado. A abordagem numérica foi realizada com o software comercial ANSYS-CFX. O modelo numérico adotado é tridimensional e é composto pelas equações da conservação da massa, quantidade de movimento e energia. A malha computacional é do tipo hexaédrica, com refinamento nas regiões de maiores gradientes térmicos e fluidodinâmicos. O modelo implementado foi validado com resultados numéricos da literatura e um estudo de caso foi realizado, considerando variações do ângulo de inclinação do tubo, da variação da taxa de transferência de calor para o tubo e da variação da temperatura da água proveniente do reservatório térmico. Também foram avaliadas duas hipóteses: uma considerando propriedades físicas da água constantes e a outra com propriedades variáveis com a temperatura. Comparações são apresentadas para campos de velocidade e temperatura, vazão mássica e números de Nusselt e de Reynolds. O comparativo entre os resultados obtidos com a hipótese de propriedades constantes, com aqueles obtidos com propriedades variáveis mostra diferenças significativas entre eles, apontando a importância do uso de propriedades variáveis neste tipo de simulação numérica. Os resultados dos estudos paramétricos indicam que o incremento da vazão mássica e da temperatura média de saída do fluido é diretamente proporcional ao incremento do ângulo de inclinação, da taxa de transferência de calor e da temperatura do reservatório térmico.