Dissertação

CFD analysis and improvement proposals of a calorimeter for inline characterisation of solar concentrating collectors working fluids EVALUATED

Uma revolução das tecnologias renováveis está em curso há algumas décadas. Na energia solar térmica, os fabricantes de coletores têm de testar e certificar os seus produtos seguindo as normas internacionais. É necessário conhecer exatamente o calor específico (Cp) do fluido de transferência de calor para calcular a potência transferida. Para óleos térmicos, este valor é conhecido com pouca precisão degradando-se com o tempo. Para resolver este problema, uma medição em linha, é de elevada importância. Um calorímetro foi desenvolvido no passado com base numa medição da diferença de temperatura quando é dada uma potência de aquecimento conhecida ao fluido. Na presente tese, foi realizada uma simulação dinâmica dos fluidos computacional detalhada deste dispositivo para aceder às suas falhas de conceção e propor melhorias. As simulações começaram por um processo iterativo mantendo o equilíbrio entre a fidelidade do sistema e o tempo computacional. Na validação, o Cp obtido estava mais próximo do valor real do que nos dados experimentais, uma vez que a simulação não implica incertezas experimentais. Identificou-se uma falha no método de medição experimental, causada pela falta de mistura do fluido na câmara central do calorímetro. A mesma metodologia de simulação foi realizada para óleo sintético no seu intervalo de temperatura de funcionamento esperado de 230 ºC - 320 ºC. Foram propostas quatro geometrias para potencialmente mitigar o problema promovendo a mistura de fluidos na zona do calorímetro central. Em duas das geometrias propostas, o desvio simulado do Cp é sempre inferior a 3,9% para as condições impostas.
CFD, Calorimetria, Medição de Cp em tempo real, Calorímetro de fluxo, Caracterização de FTC

Janeiro 20, 2021, 11:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

Luís Filipe Moreira Mendes

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Tiago Vaz Pato Osório

Universidade de Évora

Investigador Auxiliar