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Título: Estudo comparativo de superfícies seletivas para coletores solares
Título em inglês: Comparative study of selective surfaces for solar collectors
Autor(es): Gomes, Carlos Antonio Silva
Orientador(es): Vieira, Vicente Walmick Almeida
Coorientador(es): Silva, Maria Eugênia Vieira da
Palavras-chave: Ciência dos materiais
Data do documento: Dez-2001
Citação: GOMES, C. A. S. Estudo comparativo de superfícies seletivas para coletores solares. 2001. 65 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciências de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2001.
Resumo: Em aplicações práticas de energia solar ativa e passiva, ou para outros fins construtivos, o revestimento superficial do material que absorve a radiação solar tem um papel importante no que concerne à absorção e à emissão de radiação solar e térmica, influenciando diretamente na relação custo-benefício do equipamento. Revestimentos superficiais para as placas absorvedoras de radiação solar, ou superfícies seletivas, alteram as relações de ganho e perda de energia do equipamento e, por isso, o desempenho dos diferentes revestimentos disponíveis, seus tipos e custos, além de áreas potenciais de aplicação devem ser conhecidos. Em geral, coletores de placa plana sem superfícies seletivas operam em temperaturas inferiores a 100ºC, sendo utilizados no aquecimento de água, em processos de secagem, etc. Existem aplicações práticas como fogões solares, sistemas de refrigeração, dessalinizadores térmicos onde são necessárias temperaturas muito elevadas que só são alcançadas pelo uso de superfícies seletivas. Para alta eficiência, os coletores solares devem possuir um máximo de absorbância no espectro solar enquanto mantém um mínimo de emitância no infravermelho. Este trabalho apresenta um estudo comparativo de superfícies seletivas para coletores solares utilizadas nos maiores centros que utilizam energias renováveis. São apresentadas as medições experimentais da temperatura em placas absorvedoras e da radiação solar global e direta incidente sobre as placas em função do tempo. As amostras foram testadas nas condições ambientais de Fortaleza. Os valores experimentais foram usados na determinação dos valores para a emissividade, após a realização de um balanço de energia em regime permanente nessas amostras. As temperaturas de estagnação nas amostras foram também calculadas mostrando o desempenho desses materiais. São também apresentadas as análises microscópicas (microscópico eletrônico de varredura) das diferentes superfícies. Os resultados mostram claramente o desempenho das amostras quando expostas à radiação solar e que o procedimento desenvolvido para esse trabalho pode ser utilizado na determinação de um valor médio para a emissividade térmica a partir de medições mais simples.
Abstract: In practical applications of active and passive solar energy, or other construction purposes, the coating material which absorbs solar radiation has an important role as regards the absorption and emission of thermal radiation and, directly influencing the cost benefit the product. Surface coatings for solar radiation-absorbing plate or selective surfaces, changing the relationship of gain and loss of energy of the equipment and, therefore, the performance of the various coatings available types and their costs as well as potential areas of application should be known. In general, flat plate collectors operate without selective surfaces at temperatures below 100 ° C, and for the heating of water in drying processes, etc.. There are practical applications such as solar cookers, refrigeration systems, thermal desalination plants where they are needed at very high temperatures that are only achieved by the use of selective surfaces. For high efficiency, solar collectors should have a maximum absorbance in the solar spectrum while maintaining a minimum infrared emittance. This paper presents a comparative study of selective surfaces for solar collectors used in the larger centers that use renewable energy. Shows the experimental measurements of the temperature and the plates absorbing solar radiation and directly incident on the plates as a function of time. Samples were tested in environmental conditions in Fortaleza. The experimental values ​​were used in determining values ​​for the emissivity, after conducting an energy balance in steady state in these samples. The stagnation temperatures in the samples was also calculated showing the performance of these materials. Are also presented microscopic analysis (scanning electron microscopy) of different surfaces. The results clearly show the performance of samples when exposed to solar radiation and the procedure developed for this work may be used in determining an average value for the thermal emissivity measurements from simpler.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/2429
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