Paso 8: ¿Por qué este diseño del colector funciona tan bien?
Hay una propiedad de cualquier sistema térmico llamado conductancia térmica que indica cuánto calor (energía) puede ser transferido desde el punto 'a' al punto 'b' para un diferencial de temperatura dado. La fórmula es:
Conductancia térmica = K * A / L
donde:
K = conductividad térmica (una propiedad física del material)
A = área de sección transversal a través de qué calor debe viajar
L = distancia de calor hay que recorrer (la distancia de 'a' a 'b').
Permite calcular la conductancia térmica de un colector de panel plano típico.
El panel es 2'x 8' con 4 funcionando a lo largo de tubos de cobre y aletas sobresalen 3" a cada lado de cada tubo (6" por tubos tubo x 4 llena nuestra anchura 2'). Supongamos que las aletas son de 1mm de espesor y también hecho de cobre. Cuando se calientan las aletas, el área seccional transversal a través del cual el calor se realizarán para alcanzar los tubos es 1 mm * 8 ft * 8 aletas = 19.500 mm2. La distancia promedio que debe llevarse a cabo el calor es 1/2 el ancho de la aleta o 1,5 "= 38 mm. La conductividad del cobre es de 0,4 W/mm/degreeC.
Por lo tanto, la conductancia térmica de la superficie del colector al agua es 0,4 W/mm/degreeC * 19500 mm2 / 38 mm = 205W/degreeC. En otras palabras, una 1 degreeC diferencia de temperatura entre el agua y la aleta se traducirá en 205W de transferencia de calor. Pero el grupo está recibiendo algo del orden de 1400 W de potencia de entrada de la luz solar. Para transferir todo ese poder al agua por conducción solo las aletas tendría que calentar hasta 6,8 grados C más alta que la temperatura del agua.
Ahora repita el cálculo en el panel de plástico corrugado.
El área seccional transversal a través del cual se realizarán calor es el área receptora del panel (2' * 8' = 1486448 mm2). La distancia que el calor debe viajar para alcanzar el agua es apenas el grosor de la pared de plástico o unos 0,3 mm. La conductividad del plástico es de 0.0001 W/mm/degreeC. Tenga en cuenta que es más de 1000 veces más baja que cobre lo que tiene sentido ya que el plástico es general había pensado como un aislante, no conductor.
Por lo tanto, la conductancia térmica del sistema es W/m m/degreeC 0.0001 * 1486448 mm2 / 0,3 mm = 495 W/degreeC. En otras palabras, una 1 degreeC diferencia de temperatura entre el agua y la superficie del colector resultará en 495 W de transferencia de calor en el agua. Para transferencia de 1400W, la superficie del panel sólo necesita calentarse unos 2,8 degreesC más caliente que el agua.
Por supuesto en la práctica, no todos eso 1400W entra en el agua. La conductancia de la superficie del colector al agua es en paralelo con otra conductancia de la superficie del colector al aire exterior. Los valores relativos de las dos conductancias determina cuánto calor va donde (a un lado: esto es análogo a la corriente en un circuito eléctrico con dos resistencias en paralelo.)
Conclusión
Se puede ver que a pesar de la mucho más baja conductividad térmica de plástico, usando una lámina de plástico corrugada como coleccionista alcanza más de dos veces la conductancia entre la superficie del colector y el agua en comparación con un típico diseño de tubo y aleta.
Si un colector corrugado puede hacerse de cobre, los resultados serían aún mejores, pero no mucho mejor, por razones que no entro porque ya puedo sentir todo el mundo es ojos vidrio.
Gracias por leerme. Para obtener información sobre este y otros proyectos de min
