Colector Solar

Objetivos

Obtener la curva de rendimiento del colector solar y determinar los parámetros característicos de la instalación.

Fundamentos Teóricos

Un colector solar es una clase especial de intercambiador de calor que transforma la energía solar radiante en calor. Difiere de los intercambiadores convencionales en varios aspectos. En estos últimos la transferencia se realiza de fluido a fluido con elevados coeficientes de transferencia de calor y con radiación de calor como proceso poco importante. En el colector solar, la transferencia de energía se realiza desde una fuente radiante lejana al fluido.

Las partes principales de un colector solar de placa plana son: La placa receptora plana negra con el canal de flujo, que tiene como fin permitir la transferencia de la energía recibida al fluido caloportador, la cubierta transparente para permitir el paso de la radiación y disminuir perdidas conectivas y radiativas desde la placa receptora a la atmosfera, aislación posterior y lateral que reducen perdidas térmicas por conducción.

Datos de las experiencias

Experiencias Temperatura de entrada (Ti) Temperatura de salida (TS) Temperatura ambiente(TA) Energia solar incidente (GT)

1 50,5 °C 59,6 °C 27,5 °C 475 W/m2

2 46,3 °C 53,1 °C 26,3 °C 407 W/m2

3 42,7 °C 47,4 °C 25,4 °C 314 W/m2

Cálculos

Calculo de la densidad para determinación de la masa de aire.

ρ=P/█(RT@)= 103200Pa/█(286,75J/KgK.300,15K@) =1,19 Kg/m3

ṁ = Aωρ= 0,18m2 x 8m/S x 1,19Kg/m3 = 171,36 Kg/S

Calculo de la energía útil en las experiencias

Qu = ṁ.Cp(TS – Ti)

Qu1 = (171,36Kg/S).(1004,67J/S).(332,75 – 323,65)K =1,56.106 J/S

Qu2 = (171,36Kg/S).(1004,67J/S).(326,25 – 319,45) K =1,17.106 J/S

Qu3 = (171,36Kg/S).(1004,67J/S).(320,55 –315,85 ) K =18,1.105 J/S

Calculo de Rendimientos

n1= Qu1/AG = 182,46

n2= Qu2/AG =159,70

n3= Qu3/AG= 143, 31

Calculo de FR y GT a partir de la recta de ajuste

Y= 383 – 4395X

b = FR (τα) donde τα = 0,8 y b= 383

Entonces FR = (383/08) = 478,85

También sabemos que m= FRUL

UL = (4395/478,85) = 9,18

Determinación de la temperatura de estancamiento TE

Haciendo y=0

383 -4395X = 0

X = (TE - Ts)/GT

Experiencia 1

GT= 475 W/m2 y TS= 332,75K

Despejando TE resulta para la experiencia 1

TE=374,14K

Experiencia 2

GT = 407 W/m2 y TS= 326,25

Despejando TE resulta para la experiencia 2

TE = 361,71 K

Experiencia 3

GT= 314W/m2 y TS = 320,55K

Despejando TE resulta para la experiencia 3

TE = 347,91K

Resultados:

Experiencias Rendimiento

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