Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 114
Um coletor solar plano, constituído por uma placa absorvedora e uma única placa de cobertura, está inclinado com um ângulo τ = 60° em relação à horizontal.
Considere condições nas quais a radiação solar incidente é colimada formando um ângulo de 60° em relação à horizontal e o fluxo solar é de . A placa de cobertura é perfeitamente transparente à radiação solar e opaca à radiação com comprimentos de onda mais longos. As placas de cobertura e de absorção são superfícies difusas, que apresentam as absortividades espectrais mostradas a seguir.
O comprimento e a largura das placas absorvedora e de cobertura são muito maiores do que o espaçamento entre elas, L. Qual é a taxa na qual a radiação solar é absorvida por unidade de área da placa absorvedora? Com a placa de absorção isolada termicamente na sua superfície inferior e temperaturas das placas de absorção e de cobertura, Ta e Tc, de 70°C e 27°C, respectivamente, qual é a perda térmica por unidade de área da placa absorvedora?
Passo 1
É isso ai galerinhaaa !! Vamos continuando?
A primeira pergunta aqui é qual é a taxa na qual a radiação solar é absorvida por unidade de área da placa absorvedora, certo?
O calor que está sendo radiado pelo sol é dado por:
A irradiação solar pode ser calculada como:
Então:
Nós sabemos que:
Nós ainda não temos a absortividade para a superfície, certo?
E para isso nós temos uma relação:
Agora nós vamos olhar lá na Tabela 12.1 e obter que para , nós temos que:
Sabemos também que:
Então:
Substituindo:
Passo 2
Na letra (b) nós queremos achar a perda térmica por unidade de área da placa absorvedora, sabendo que:
Se nós temos calor saindo por convecção e pelo fluxo radiante:
Para o calor convectivo:
O coeficiente convectivo pode ser calculado como:
Sabendo que:
Na fórmula:
Nós já sabemos que:
Para achar as propriedades do ar nós precisamos da temperatura média:
Assumindo que a temperatura seja próxima a e olhando na Tabela A – 4:
Substituindo:
Colocando no calor:
Passo 3
Para o fluxo radiante:
Como a radiação está concentrada nos maiores comprimento de onda:
Substituindo:
Somando:
Então o coletor perde calor a uma taxa de
E finalizamos mais umaa !!