Projeto e desenvolvimento de bancada experimental para medição da irradiância na circunferência de tubo

Abstract

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma bancada experimental para medição de radiação incidente, irradiância, na circunferência de um tubo, simulando as condições de coletores solares de tubos evacuados e podendo ser ajustada para diferentes configurações de medição para extrapolar as condições de análise. O trabalho consiste das seguintes etapas: calibração dos sensores, projeto e fabricação de dispositivos, montagem e instrumentação, finalizando com os testes e análise dos resultados. Os resultados de radiação incidente no tubo aqui apresentados mostram-se coerentes qualitativamente. Com relação aos ajustes geométricos possíveis da bancada, estes atendem aos requisitos de projeto. Além disso, a análise dos resultados dos testes iniciais de medição da radiação mostra que a medição através de fotodiodo deve ser acompanhada de medição de temperatura no mesmo, ainda mais em um sistema onde não se tem temperatura igual em todos os sensores. Além disso, é necessário atentar para o material dos componentes fabricados por impressão 3D, visto que podem modificar a geometria se não for feito um controle adequado de temperatura do sistema.

The present work was the development of an experimental bench for measuring radiation incident on the circumference of a tube, simulating the conditions of solar collectors of evacuated tubes and being able to be adjusted to different measurement configurations to extrapolate the analysis conditions. The work was carried out through the following steps: calibration of the sensors, design and manufacture of devices, assembly and instrumentation, finalizing with the tests and analysis of the results. The radiation values incident on the inner tube could be compared with an analytical model of radiation, in addition to being able to improve numerical models of natural convection in solar collectors of vacuum tubes. The results of initial tests of measurement of the radiation incident on the tube presented here are qualitatively coherent. With respect to the possible geometric adjustments of the bench, it meets the design requirements. In addition, the analysis of the radiation results shows that the measurement through photodiode must be accompanied by temperature measurement in it, even more so in a system where no equal temperature in all sensors. In addition, it is necessary to pay attention to the material of the components manufactured by 3D printing, as they can modify the geometry if an adequate temperature control of the system is not done.