Anàlisi Tèrmic d’Una CúpuLa De Vidre Semiesfèrica Exposada a La Radiació soLar inciDent

Ìndex

0. Ìndex 1


1. Definició del problema 3


1.1 Esquema de superfícies: 4


1.2 Esquema de temperatures 4


1.3 Geometria del problema 5


1.4 Paràmetres que intervenen en el problema 7


2. Obtenció del model de càlcul 9


2.1 Hipòtesis de càlcul 9


2.2 Càlcul de la temperatura interior Tint 9


2.3 Càlcul de la radiació tèrmica o infraroja 102.4 Càlcul de la radiació solar 12


2.5 Càlcul de la temperatura del terra, superfície 1 Tw1 13


2.6 Càlcul de les temperatures del vidre Tw2 i Tw3 14


2.7 Càlcul dels fluxos de calor 16


2.8 Algoritme global de càlcul 17


3. Simulació 1. Resolució problema 13 20


3.1 Dades d’entrada simulació 1 20


3.2 Resultats simulació 1 21


3.3 Anàlisis delsresultats simulació 1 21


4. Simulació 2. Resolució problema 14 23


4.1 Dades entrada simulacio2 23


4.2 Resultats simulació 2 24


4.3 Anàlisis resultats simulació 2 24


5. Simulació 3. Resolució problema 15 26


5.1 Dades entrada simulacio3 26


5.2 Resultats simulació 3 27


5.3 Anàlisis resultats simulació 3 27


6. Anàlisis del problema amb dadesmeteorològiques reals. 29


6.1 Evolució al llarg d’un any 29


6.2 Resolució problema 13. Dades reals 30


6.3 Resolució problema 14. Dades reals 35


7. Estudi de la variació dels coeficients superficials de transferència de calor 41


8. Estudi de la variació del gruix del vidre 47


9. Estudi de la variació del cabal d’aire circulant 51


10. Estudi de la variació de latransmissivitat del vidre 55


11. Annex1. Codi del programa 59





Definició del problema


El present informe pretén fer una avaluació d’un problema treballat en l’assignatura de Transferència de Calor i Massa. Concretament es tracta d’un problema de la col·lecció “Apunts de Transferència de Calor per Radiació i Exercicis”. L’objectiu d’aquest problema és principalment treballarla radiació dividint-la en la radiació tèrmica o infraroja i la radiació solar.


Així doncs el problema que es pretén estudiar i avaluar és l’exercici 13 de l’esmentada col·lecció i les seves variacions en els exercicis 14 i 15 de la mateixa. A més a més, es proposaran noves variacions o simulacions per observar que passaria en modificar alguns dels paràmetres de l’estudi.


El problemaconsisteix en una cúpula semiesfèrica de vidre col·locada sobre el terreny i exposada a la radiació solar. L’habitacle format per la cúpula disposa a més d’una entrada i sortida d’aire per on circula un cabal constant. Així doncs es generen dues àrees d’estudi:


• Zona exterior. Es tracta del medi ambient o aire exterior i es considera com una massa d’aire infinita, en repòs al voltant de lacúpula i a una temperatura uniforme (Text). A efectes de radiació infraroja es considera com una zona delimitada per una superfície imaginaria que es comporta com un cos negre a la temperatura (Tcel).


• Zona interior La zona correspon a l’aire que queda tancat dins de la cúpula. Malgrat l’existència d’un flux d’entrada i sortida i de corrents generats per convecció natural es consideraaquest aire com una massa en repòs i a una temperatura uniforme (Tint).


Aquestes zones estan delimitades per les superfícies que s’exposen tot seguit:


• Superfície 1. Es tracta de la superfície del terreny, concretament la part del terreny que queda a l’interior de la cúpula. Per delimitar el sistema, es considera com una superfície adiabàtica, es a dir les pèrdues de calor perconducció a través del terra són nul·les. Es considera també el terra com una superfície a una temperatura uniforme (Tw1).


• Superfície 2. La superfície 2 és la cara interior de la cúpula de vidre. Serà considerada com una superfície a una temperatura uniforme (Tw2).


• Superfície 3. La superfície 3 és la cara exterior de la cúpula de vidre. Serà considerada com una superfície a una...