ANÁLISIS NUMÉRICO DE LA GENERACIÓN DE ENTROPÍA EN COLECTOR SOLAR DE PLACA PLANA

José de Jesús Ramírez-Minguela, Juan Manuel Mendoza-Miranda, Carmen Salazar-Hernández, Jorge Arturo Alfaro-Ayala, José Luis Rodríguez-Muñoz, Tzayam Pérez-Segura, Carlos Enrique Alvarado-Rodríguez, Agustín Ramón Uribe-Ramírez

Resumen


En este trabajo se analizó numéricamente el comportamiento de la generación de entropía de un colector solar de placa plana mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD) considerando tres diferentes irradiaciones. La geometría considerada para el estudio es un arreglo en paralelo de 7 tubos unidos a los cabezales inferior y superior del colector. Las irradiaciones consideradas en el estudio corresponden a la más baja promedio del mes, promedio del año y a la más alta promedio del mes en un año que prevalecen en la ciudad de Guanajuato, Guanajuato, México. El modelo toma en cuenta el flujo del fluido y la transferencia de calor a través de los tubos que conforman el colector. Los resultados obtenidos muestran que la generación de entropía debido a la viscosidad del fluido es despreciable. Por otra parte, la generación de entropía debido a la transferencia de calor es más significativa al aumentar la irradiación.

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Referencias


Ahmadia, A., Ehyaei, M.A., Doustgani, A., El, A.M., Hmida, A., Jamalif, D.H., Kumarg, R., Li, Z.X., Razmjoo, A. (2021). Recent residential applications of low-temperature solar collector, J. Clean. Prod. 279, 123549.

Alfaro-Ayala, J.A., Martínez-Rodríguez, G., Picon-Núñez, M., Uribe-Ramírez, A.R., Gallegos-Muñoz, A. (2015). Numerical study of a low temperature water-in-glass evacuated tube solar collector. Energy Convers. Manag. 94, 472-481.

Alwan, Nasseer T., Shcheklein, S.E., Ali, Obed M. (2021). Experimental analysis of thermal performance for flat plate solar water collector in the climate conditions of Yekaterinburg, Russia. Materials Today: Proceedings. 42, 2076-2083.

Bhatia, S.C. (2014). Solar thermal energy, Capítulo 4. En Bhatia, S.C. (Ed). Advanced Renewable Energy Systems (pp. 94–143). New York, NY, USA.

Budihardjo, I., Morrison, G.L., Behnia, M., (2002). Performance of a water-in-glass evacuated tube solar water heater. In: Proceedings of ANZSES annual conference, Newcastle (Australia), 2002, November.

Budihardjo, I., Morrison, G.L., (2009). Performance of water-in-glass evacuated tube solarwater heaters. Sol. Energy 83, 49-56.

Hashim, W.M., Shomran, A.T., Jurmut, H.A., Gaaz, T.S., Kadhum, A.A.H., Al-Amiery, A.A. (2018). Case study on solar water heating for flat plate collector, Case Stud. Therm. Eng. 12, 666–671.

Mustafa, J., Alqaed, S., Kalbasi, R. (2021). Challenging of using CuO nanoparticles in a flat plate solar collector-Energy saving in a solar-assisted hot process stream, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 124, 258-265.

Jilani, J., Thomas, C. (2014). Effect of thermo-geometric parameters on entropy generation in absorber plate fin of a solar flat plate collector. Energy. 70, 35-42.

Jouybari, H.J., Saedodin, S., Zamzamian, A., Nimvari, M.E. (2017). Experimental investigation of thermal performance and entropy generation of a flat-plate solar collector filled with porous media. Appl. Therm. Eng. 127, 1506-1517.

Kargarsharifabad, H., Behshad, S.M., Taeibi, R.M., Abbaspour, M. (2014). Exergy Analysis of a Flat Plate Solar Collector in Combination with Heat Pipe, Int. J. Environ. Res. 8, 39–48.

Launder, B.; Spalding. (1972). D. Lectures in Mathematical Models of Turbulence, 1st ed.; Academic Press: London, UK.

Li, Z., Chen, C., Luo, H., Zhang, Y., Xue, Y. (2010). All-glass vacuum tube collector heat transfer model used in forced-circulation solar water heating system. Sol. Energy 84, 1413-1421.

Marroquín-De Jesús Ángel, Olivares-Ramírez Juan Manuel, Jiménez-Sandoval Omar, Zamora-Antuñano Marco Antonio, Encinas-Oropesa Armando. (2013). Analysis of Flow and Heat Transfer in a Flat Solar Collector with Rectangular and Cylindrical Geometry Using CFD, Ingeniería, Investigación y Tecnología, 14, 4, 553-561.

Ramírez-Minguela, J. J., B. Ruiz-Camacho, V. H. Rangel-Hernández, J. A. Alfaro-Ayala, F. Elizalde-Blancas, O. A. López-Núñez, C. E. Alvarado-Rodríguez. (2023). Performance Comparison of Different Flat Plate Solar Collectors by Means of the Entropy Generation Rate Using Computational Fluid Dynamics, Entropy, 25, 621.

Sistema De Información Energética De Guanajuato, March 2017. < http://energia.guanajuato.gob.mx > .

Takashima, T., Tanaka, T., Doi, T., Kamoshida, J., Tani, T., Horigome, T., (1994). New proposal for photovoltaic-thermal solar energy utilization method. Sol. Energy, 52, 3, 241-245.

Torres Reyes, E., Cervantes de Gortari, J.G., Ibarra Salazar, B.A., Picon Nunez, M. (2001). A design method of flat-plate solar collectors based on minimum entropy generation. Exergy Int. J., 1, 46-52.

Vengadesan, E., Senthil, R. (2022). Experimental study on the thermal performance of a flat plate solar water collector with a bifunctional flow insert, Sustain. Energy Technol. Assess. 50, 101829.


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