Revista de Investigaciones Altoandinas - Journal of High Andean Research

Vol. 21 Núm. 4 (2019)
Artículo original

Investigación experimental de un calentador solar de aire de doble flujo de convección natural de alta eficiencia

pdf
  • José Quiñonez Choquecota
José Quiñonez Choquecota
Universidad Nacional del Altiplano Puno Perú

Publicado 2019-10-25

Palabras clave

  • absorbente corrugado en V,
  • calentador solar de aire,
  • convección natural,
  • eficiencia térmica,
  • flujo en paralelo

Cómo citar

Quiñonez Choquecota, J. . . (2019). Investigación experimental de un calentador solar de aire de doble flujo de convección natural de alta eficiencia. Revista De Investigaciones Altoandinas - Journal of High Andean Research, 21(4), 274-282. https://doi.org/10.18271/ria.2019.504

Resumen

Se presenta el diseño, construcción y evaluación de un colector solar calentador de aire de doble flujo en paralelo que tiene la placa absorbente corrugada en forma de V y que funciona por convección natural. El colector se ha evaluado para cielo claro al instalar sobre una pared vertical en la ciudad de Puno, orientado hacia el norte geográfico en época de otoño. Los parámetros de rendimiento permitieron obtener alta eficiencia y la construcción es de bajo costo. La temperatura máxima de salida del aire del colector alcanzó 95,7 ºC para una intensidad solar de 758 W/m2, y el flujo másico promedio para días soleados fue de 0,0094 kg/s, además se encontró que el flujo másico es muy sensible a la velocidad y densidad del aire. La eficiencia promedio del colector es de 51,1 % el cual representa un buen rendimiento dado que extrae gran cantidad de energía térmica completamente pasiva sin requerir una energía exterior adicional. El colector diseñado es respetuoso con el medio ambiente y está diseñado para satisfacer las demandas de energía en regiones frígidas, puede operar con mayor eficiencia en los periodos de otoño e invierno por poseer en esta época de mayor ángulo de incidencia.

 

pdf

Referencias

  1. Alam, T., y Kim, M.-H. (2017). Performance improvement of double-pass solar air heater – A state of art of review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 79, 779-793. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.087
  2. ASHRAE-Standard. (93-2003). Methods of Testing to Determine the Thermal Performance of Sollar Collectors. American Socienty of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers.
  3. Cuzminschi, M., Gherasim, R., Girleanu, V., Zubarev, A., y Stamatin, I. (2018). Innovative thermo-solar air heater. Energy and Buildings, 158(1), 964–970. doi:https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.10.082
  4. Duffie, J. A., y Beckman, W. A. (2013). Solar Engineering of Thermal Processes (4 ed., 10.1002/9781118671603): John Wiley & Sons, Ltd.
  5. El-Sebaii, A. A., Aboul-Enein, S., Ramadan, M. R. I., Shalaby, S. M., y Moharram, B. M. (2011). Investigation of thermal performance of-double pass-flat and v-corrugated plate solar air heaters. Energy, 36(2), 1076-1086. doi:https://doi.org/10.1016/j.energy.2010.11.042
  6. Forson, F. K., Nazha, M. A. A., y Rajakaruna, H. (2003). Experimental and simulation studies on a single pass, double duct solar air heater. Energy Conversion and Management, 44(8), 1209–1227. doi:https://doi.org/10.1016/S0196-8904(02)00139-5
  7. Fudholi, A., y Sopian, K. (2019). A review of solar air flat plate collector for drying application. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 102, 333-345. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.12.032
  8. González, S. M., Larsen, S. F., Hernández, A., y Lesino, G. (2014). Thermal Evaluation and Modeling of a Double-pass Solar Collector for Air Heating. Energy Procedia, 57, 2275-2284. doi:https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.10.235
  9. Hatami, N., y Bahadorinejad, M. (2008). Experimental determination of natural convection heat transfer coefficient in a vertical flat-plate solar air heater. Solar Energy, 82(10), 903–910. doi:https://doi.org/10.1016/j.solener.2008.03.008
  10. Hegazy, A. A. (2000). Performance of flat plate solar air heaters with optimum channel geometry for constant/variable flow operation. Energy Conversion & Management, 41(4), 401-417. doi:https://doi.org/10.1016/S0196-8904(99)00052-7
  11. Hernández, A. L., y Quiñonez, J. E. (2013). Analytical models of thermal performance of solar air heaters of double-parallel flow and double-pass counter flow. Renewable Energy, 55, 380-391. doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2012.12.050
  12. Hernández, A. L., y Quiñonez, J. E. (2018). Experimental validation of an analytical model for performance estimation of natural convection solar air heating collectors. Renewable Energy, 117, 202-216. doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.09.082
  13. Jha, R. K., Choudhury, I. C., Gargi, I. H. P., y Zaidp, Z. H. (1992). Performace Prediction of a Solar Heated House. Energy Convers, 33(4), 263-273. doi:https://doi.org/10.1016/0196-8904(92)90117-F
  14. Karim, M. A., Perez, E., y Amin, Z. M. (2014). Mathematical modelling of counter flow v-grove solar air collector. Renewable Energy, 67, 192-201. doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2013.11.027
  15. Kreith, F., Manglik, R. M., y Bohn, M. S. (2012). Principios de transferencia de calor (7 ed.): Cengage Learning.
  16. Mzad, H., Bey, K., y Khelif, R. (2019). Investigative study of the thermal performance of a trial solar air heater. Case Studies in Thermal Engineering, 13, 100373. doi:https://doi.org/10.1016/j.csite.2018.100373
  17. Ong, k. S. (1995). Thermal performance of solar air heaters: Mathematical model and solution procedure. Solar Energy, 55(2), 93-109. doi:https://doi.org/10.1016/0038-092X(95)00021-I
  18. Pawar, R. S., Takwale, M. G., y Bhide, V. G. (1994). Evaluation of the Performance of the Solar Air Heater. Energy Convers, 35(8), 699-708. doi:https://doi.org/10.1016/0196-8904(94)90054-X
  19. Saha, S. N., y Sharma, S. P. (2018). Performance Evaluation of Corrugated Absorber Double Flow Solar Air Heater Based on Energy, Effective and Exergy Efficiencies. International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering, 17(1), 63-76. http://ijens.org/Vol_17_I_01/172201-3535-IJMME-IJENS.pdf
  20. Saravanakumar, P. T., Somasundaram, D., y Matheswaran, M. M. (2019). Thermal and thermo-hydraulic analysis of arc shaped rib roughened solar air heater integrated with fins and baffles. Solar Energy, 180, 360-371. doi:https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.01.036
  21. Sevik, S., y Abuska, M. (2019). Thermal performance of flexible air duct using a new absorber construction in a solar air collector. Applied Thermal Engineering, 146(5), 123-134. doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.09.100
  22. Sharma, N. Y., Madhwesh, N., y Karanth, K. V. (2019). The Effect of Flow Obstacles of Different Shapes for Generating Turbulent Flow for Improved Performance of the Solar Air Heater. Procedia Manufacturing, 35, 1096-1101. doi:https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.06.062
  23. Sharma, S. P., y Saha, S. N. (2017). Thermohydraulic Performance of Double Flow Solar Air Heater with Corrugated Absorber. World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Energy and Power Engineering, 11(7), 855 - 861. doi:https://doi.org/10.5281/zenodo.1131465
  24. Singh Bisht, V., Kumar Patil, A., y Gupta, A. (2018). Review and performance evaluation of roughened solar air heaters. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81, 954-977. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.036
  25. Singh, I., y Singh, S. (2018). A review of artificial roughness geometries employed in solar air heaters. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 92, 405-425. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.108
  26. Singh Patel, S., y Lanjewar, A. (2019). Experimental and numerical investigation of solar air heater with novel V-rib geometry. Journal of Energy Storage, 21, 750-764. doi:https://doi.org/10.1016/j.est.2019.01.016
  27. Singh, S., Dhruw, L., y Chander, S. (2019). Experimental investigation of a double pass converging finned wire mesh packed bed solar air heater. Journal of Energy Storage, 21, 713-723. doi:https://doi.org/10.1016/j.est.2019.01.003

Artículos similares

También puede Iniciar una búsqueda de similitud avanzada para este artículo.

Artículos más leídos del mismo autor/a