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CFD Analysis of a solar flat plate collector with different cross sections

Abstract:

Los sistemas de calefacción solar utilizados para propósitos industriales y domésticos como sistemas de calentamiento de agua y sistemas de calefacción, generalmente utilizan colectores solares de placa plana para absorber la energía solar térmica convirtiéndola en calor para luego transferir el calor a un fluido (generalmente agua o aire) que circula a través de él. El presente artículo evalúa la eficiencia del colector solar de placa plana, así como el comportamiento del fluido (agua o aire) dentro de la tubería con tres diferentes secciones transversales, cuyos diámetros hidráulicos son 10, 5.12 y 6.16 mm, utilizando ANSYS Fluent. Los resultados obtenidos con herramienta Computational Fluid Dynamics (CFD) mostraron que el colector con la sección transversal Tipo I alcanzó temperaturas de hasta 330 K en la salida de la tubería, obteniendo una eficiencia del 68%, superior a la de los Tipos II y III, cuyas eficiencias fueron de 51% y 60%, respectivamente. La sección transversal del Tipo I también presentó los valores más bajos, tanto en velocidad como en caída de presión, con valores de 0.266 m/sy 108.3 Pa, respectivamente.