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Gurgel, Thiago deLima et al. Aproveitamento da radiação solar para indução de fluxo de ar. In: SIMPÓSIO DE DESEMPENHO TÉRMICO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS ALTERNATIVOS, 2003, Natal. Anais... Natal, 2003.
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Resumo

Foi construido um aparato experimental para inducao de escoamento de ar por conveccao natural no interior de um tubo inclinado. Este experimento foi montado no foco linear de um espelho concentrador parabolico que, ficaria exposto a radiacao solar. A radiacao solar aquecia a placa de aco do aparato, alterando a densidade do ar em contato com a mesma, induzindo fluxo de ar no interior do canal. Objetivou-se analisar a relacao entre o angulo de inclinacao do tubo e a velocidade de escoamento de ar induzida em seu interior. O dispositivo foi montado no teto do Laboratorio de Transferencia de Calor da UFRN, em posicao que possibilitava em media 10 horas de exposicao direta a radiacao solar. Uma extremidade de um tubo de PVC foi unida a entrada do tubo de vidro, enquanto a outra extremidade foi fixada numa abertura na parte superior da parede da sala do Laboratorio. Assim, o fluxo de ar induzido no sentido do interior ao exterior da sala podia ser medido ao passar pelo duto. Foram considerados tres angulos de inclinacao do tubo em relacao ao eixo horizontal (ƒÀ = 20‹, 30‹ e 45‹) os experimentos foram realizados em duas etapas: 1a conjunto tubo de vidro-placa sem concentrador e 2a conjunto montado no foco do concentrador parabolico. Foi possivel constatar o efeito da concentracao da energia solar sobre a temperatura da placa, o que resultou no aumento do fluxo de ar em comparacao com a situacao sem concentrador. Foram medidos escoamentos de ar com velocidades de ate 89 cm/s. A analise dos dados experimentais deixa evidente o aumento do fluxo de ar induzido por conveccao natural no interior do tubo, com o aumento do angulo de inclinacao do aparato. Com esses resultados, vislumbra-se a possibilidade de aplicacao da tecnica em sistemas de ventilacao passiva. Palavras-chave: conveccao natural, ventilacao, energia solar.

Abstract

An experimental apparatus was built to the induction of natural convection inside an inclined cylindrical channel using the solar energy to enhance the temperature of the air inside the channel. A transparent temperate glass cylinder, with 1,5m of length an 0,19 of diameter, was mounted in the focus of a parabolic mirror concentrator. A plate of steel (with 1,6m of length, 0,17m of width and 0,007m of thickness) was painted in black color and mounted inside the glass channel; it was used as the solar energy absorption surface. Thermocouples were fixed at 4 points in the steel plate and connected to a data acquisition system, allowing the registration of the temperature by a computer. As the solar thermal radiation passes through the transparent glass an reaches the plate, the temperature of the plate arises; the air near the plate surfaces arises too, and the density of the air decreases, beginning the convective motion; as the lighter air goes up through the exit and leaves the channel, fresh air enters at the base. We had analyzed the relation between the angle of inclination and the velocity of the airflow at the entrance region of the channel. We have considerate three angles: â = 20°, 30° e 45°. It was possible to observe the effect of the concentrator (parabolic mirror) on the airflow velocity. During the experiments, it was registered a maximum velocity of 89cm/s, that was a very low to thermal comfort application but constitute a small contribution to the development of the use of solar energy to natural ventilation. Key-words: natural convection, solar energy, ventilation.
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