Escalfador solar



Radiació = W/m^2         
Angle = º     
Cabal = Kg/s         
Àrea = m^2         



Aquest experiment consisteix en observar el comportament d'un sistema solar senzill que serveix per a escalfar aigua. Els diferents elements del sistema representats a la figura són: un captador solar pla, un dipòsit d'acumulació, una bomba que fa circular l'aigua, les tuberies que comuniquen els diferents elements i, finalment, el sol.

Els paràmetres amb què es pot experimentar són: la radiació solar directa incident (el seu valor pot oscil.lar entre 200 W/m^2 per a un cel amb núvols i 1100 W/m^2 per a un cel clar), l'angle transversal d'incidència solar respecte de la normal del captador (pot variar entre -90º i 90º), el cabal de circulació (es sol aplicar un cabal de 0.01 kg/s per cada m^2 de superfície de captació) i la superfície de captació.

El dipòsit conté 30 litres d'aigua a una temperatura inicial de 20ºC. S'ha suposat un angle longitudinal d'inciència solar de 0º i una eficiència del captador constant (independent de la temperatura) del 40%. S'ha considerat un captador que només aprofita la radiació directa, però no la difusa. No s'han considerat les pèrdues tèrmiques del dipòsit, tuberies o bomba de circulació. El contingut del dipòsit s'ha considerat ben mesclat, amb la temperatura homogènia a tot el volum.

A l'experiment podeu veure com influeixen els diferents paràmetres sobre la potència captada (P), sobre la fracció de la radiació incident aprofitada (f) degut a l'angle d'incidència (aquest factor inclou el producte d'un terme propi de cada tipus de col.lector anomenat 'Incidence Angle Modifier' pel cosinus de l'angle d'incidència) i, finalment, sobre l'evolució de les temperatures.
Modificant els diferents paràmetres del sistema i executant la simulació observau els següents fenòmens:

  1. La potència captada és major quan augmenta la radiació incident o bé la superfície de captació, però disminueix a mesura que augmenta l'angle d'incidència solar.

  2. A major potència captada, més ràpidament augmenten les temperatures i, per tant, la temperatura assolida en finalitzar la simulació és major.

  3. Els canvis al valor del cabal no modifiquen la potència captada, però sí la diferència entre les temperatures al col.lector: quant major és el cabal, més properes es troben Tin i Tout.

  4. El factor que depèn de l'angle d'incidència solar és simètric, val 1 per a un angle de 0º i disminueix a mesura que aquest augmenta (per a 90º és zero)