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Análise Computacional do Desempenho Térmico de Absorsores Solares Volumétricos

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O absorsor solar volumétrico é um componente chave em tecnologias de energia solar concentrada, sendo bastante desejável a otimização do seu desempenho térmico. Estudos computacionais presentes na literatura têm-se mostrado como uma grande contribuição para a evolução deste componente, oferecendo pontos de partida essenciais para a continuação do seu desenvolvimento. O objetivo do presente trabalho centra-se em alcançar melhorias no desempenho tér-mico de um absorsor solar volumétrico constituído por espuma de célula aberta, através de estudos computacionais de influência combinados, que permitam adicionar novas conclusões à literatura. Realizaram-se simulações numéricas, combinando vários parâmetros do absorsor e con-dições de operação. Efetuaram-se também simulações assumindo absorsores com regiões de diferentes parâmetros (absorsor composto). Analisou-se todos os resultados destas simulações de forma a perceber como a variação entra as mesmas influencia o desempenho térmico do absorsor. Através dos resultados obtidos, foi possível compreender qual o impacto de cada parâ-metro e condição de operação no desempenho térmico do absorsor solar, alcançado melhorias no desempenho térmico em múltiplos cenários. Concluiu-se que absorsores compostos com regiões de porosidades distintas são bastante relevantes para alcançar melhorias no desem-penho térmico, tendo-se obtido diversas configuração distintas das apresentas na literatura atual que aumentaram o desempenho térmico do absorsor.
The volumetric solar absorber is one of the key components in concentrated solar power technologies, and improving its thermal performance is highly desirable. Computational stud-ies found in the literature have proven to be a significant contribution to the evolution of this component, providing essential starting points for its continued development. The objective of the present dissertation is to achieve improvements in the thermal per-formance of an open-cell foam volumetric solar absorber through combined computational studies of influence, which allow for the addition of new conclusions to the literature. Numerical simulations were performed, combining various absorber parameters and op-erating conditions. Simulations were also conducted assuming absorbers with different param-eter regions (composite absorber). All the results of these simulations were analyzed to under-stand how variations between simulations influences the thermal performance of the absorber. With the obtained results, it was possible to understand the impact of each parameter and operating condition on the thermal performance of the solar absorber, achieving improve-ments in thermal performance in multiple scenarios. It was concluded that absorbers com-posed of regions with different porosities are highly relevant for achieving improvements in thermal performance, having obtained several different configurations from those presented in current literature that increased the thermal performance of the absorber.

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Palavras-chave

Energia solar concentrada Absorsor solar volumétrico Espuma de célula aberta Dinâmica dos fluidos computacional Transferência de calor

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