Ganho de calor útil quando o fator de eficiência do coletor está presente Solução

ETAPA 0: Resumo de pré-cálculo
Fórmula Usada
Ganho de calor útil = (Taxa de fluxo de massa*Capacidade de calor específica molar a pressão constante)*(((Razão de concentração*Fluxo absorvido pela placa)/Coeficiente de Perda Geral)+(Temperatura do ar ambiente-Temperatura do fluido de entrada Coletor de placa plana))*(1-e^(-(Fator de eficiência do coletor*pi*Diâmetro externo do tubo absorvedor*Coeficiente de Perda Geral*Comprimento do concentrador)/(Taxa de fluxo de massa*Capacidade de calor específica molar a pressão constante)))
qu = (m*Cp molar)*(((C*Sflux)/Ul)+(Ta-Tfi))*(1-e^(-(F′*pi*Do*Ul*L)/(m*Cp molar)))
Esta fórmula usa 2 Constantes, 11 Variáveis
Constantes Usadas
pi - Constante de Arquimedes Valor considerado como 3.14159265358979323846264338327950288
e - Constante de Napier Valor considerado como 2.71828182845904523536028747135266249
Variáveis Usadas
Ganho de calor útil - (Medido em Watt) - O Ganho de Calor Útil é a quantidade de energia térmica coletada por um sistema de concentração solar, contribuindo para a eficiência da conversão de energia solar.
Taxa de fluxo de massa - (Medido em Quilograma/Segundos) - A vazão mássica é a medida da massa de fluido que passa por uma determinada superfície por unidade de tempo, essencial para analisar a transferência de energia em sistemas de energia solar.
Capacidade de calor específica molar a pressão constante - (Medido em Joule por Kelvin por mol) - A Capacidade de Calor Específica Molar a Pressão Constante é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um mol de uma substância a pressão constante.
Razão de concentração - A taxa de concentração é a medida de quanta energia solar é concentrada por um coletor solar em comparação com a energia recebida do sol.
Fluxo absorvido pela placa - (Medido em Watt por metro quadrado) - O Fluxo Absorvido pela Placa é a quantidade de energia solar capturada pela placa de um coletor concentrador, influenciando sua eficiência na conversão de luz solar em calor.
Coeficiente de Perda Geral - (Medido em Watt por metro quadrado por Kelvin) - O coeficiente de perda geral é definido como a perda de calor do coletor por unidade de área da placa absorvedora e a diferença de temperatura entre a placa absorvedora e o ar circundante.
Temperatura do ar ambiente - (Medido em Kelvin) - A temperatura do ar ambiente é a medida da temperatura do ar ao redor de um sistema de energia solar, influenciando sua eficiência e desempenho.
Temperatura do fluido de entrada Coletor de placa plana - (Medido em Kelvin) - A temperatura do fluido de entrada do coletor de placa plana é a temperatura do fluido que entra no coletor de placa plana, crucial para avaliar a eficiência do coletor em sistemas de energia solar.
Fator de eficiência do coletor - O Fator de Eficiência do Coletor é uma medida de quão efetivamente um coletor solar converte a luz solar em energia utilizável, refletindo seu desempenho na coleta de energia.
Diâmetro externo do tubo absorvedor - (Medido em Metro) - O diâmetro externo do tubo absorvedor é a medida na parte mais larga do tubo que coleta energia solar em coletores solares concentradores.
Comprimento do concentrador - (Medido em Metro) - O comprimento do concentrador é a medida da extensão física de um concentrador solar, que concentra a luz solar em um receptor para conversão de energia.
ETAPA 1: Converter entrada (s) em unidade de base
Taxa de fluxo de massa: 12 Quilograma/Segundos --> 12 Quilograma/Segundos Nenhuma conversão necessária
Capacidade de calor específica molar a pressão constante: 122 Joule por Kelvin por mol --> 122 Joule por Kelvin por mol Nenhuma conversão necessária
Razão de concentração: 0.8 --> Nenhuma conversão necessária
Fluxo absorvido pela placa: 98.00438 Joule por segundo por metro quadrado --> 98.00438 Watt por metro quadrado (Verifique a conversão ​aqui)
Coeficiente de Perda Geral: 1.25 Watt por metro quadrado por Kelvin --> 1.25 Watt por metro quadrado por Kelvin Nenhuma conversão necessária
Temperatura do ar ambiente: 300 Kelvin --> 300 Kelvin Nenhuma conversão necessária
Temperatura do fluido de entrada Coletor de placa plana: 124.424 Kelvin --> 124.424 Kelvin Nenhuma conversão necessária
Fator de eficiência do coletor: 0.095 --> Nenhuma conversão necessária
Diâmetro externo do tubo absorvedor: 1.992443 Metro --> 1.992443 Metro Nenhuma conversão necessária
Comprimento do concentrador: 15 Metro --> 15 Metro Nenhuma conversão necessária
ETAPA 2: Avalie a Fórmula
Substituindo valores de entrada na fórmula
qu = (m*Cp molar)*(((C*Sflux)/Ul)+(Ta-Tfi))*(1-e^(-(F′*pi*Do*Ul*L)/(m*Cp molar))) --> (12*122)*(((0.8*98.00438)/1.25)+(300-124.424))*(1-e^(-(0.095*pi*1.992443*1.25*15)/(12*122)))
Avaliando ... ...
qu = 2646.85287253066
PASSO 3: Converta o Resultado em Unidade de Saída
2646.85287253066 Watt --> Nenhuma conversão necessária
RESPOSTA FINAL
2646.85287253066 2646.853 Watt <-- Ganho de calor útil
(Cálculo concluído em 00.020 segundos)

Créditos

Creator Image
Criado por ADITYA RAWAT
UNIVERSIDADE DE DIT (DITU), Dehradun
ADITYA RAWAT criou esta calculadora e mais 50+ calculadoras!
Verifier Image
Verificado por Anshika Arya
Instituto Nacional de Tecnologia (NIT), Hamirpur
Anshika Arya verificou esta calculadora e mais 2500+ calculadoras!

Coletores de Concentração Calculadoras

Inclinação dos refletores
​ LaTeX ​ Vai Inclinação do Refletor = (pi-Ângulo de inclinação-2*Ângulo de latitude+2*Ângulo de declinação)/3
Ganho de calor útil no coletor de concentração
​ LaTeX ​ Vai Ganho de calor útil = Área efetiva de abertura*Radiação do feixe solar-Perda de calor do coletor
Razão de concentração máxima possível do concentrador 3-D
​ LaTeX ​ Vai Taxa de concentração máxima = 2/(1-cos(2*Ângulo de aceitação para 3D))
Razão de concentração máxima possível do concentrador 2-D
​ LaTeX ​ Vai Taxa de concentração máxima = 1/sin(Ângulo de aceitação para 2D)

Ganho de calor útil quando o fator de eficiência do coletor está presente Fórmula

​LaTeX ​Vai
Ganho de calor útil = (Taxa de fluxo de massa*Capacidade de calor específica molar a pressão constante)*(((Razão de concentração*Fluxo absorvido pela placa)/Coeficiente de Perda Geral)+(Temperatura do ar ambiente-Temperatura do fluido de entrada Coletor de placa plana))*(1-e^(-(Fator de eficiência do coletor*pi*Diâmetro externo do tubo absorvedor*Coeficiente de Perda Geral*Comprimento do concentrador)/(Taxa de fluxo de massa*Capacidade de calor específica molar a pressão constante)))
qu = (m*Cp molar)*(((C*Sflux)/Ul)+(Ta-Tfi))*(1-e^(-(F′*pi*Do*Ul*L)/(m*Cp molar)))

Como obtemos ganho de calor útil?

O ganho de calor útil nada mais é do que a diferença entre a radiação incidente (absorvida) e o calor perdido devido à convecção, reirradiação e condução.

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