Lab N1 Colector Solar

ufeff

Resumen

El laboratorio consiste en la observación del funcionamiento de los mecanismos que componen un colector solar, su esquema y las formas de medición del calor y eficiencia que éste entrega.
Utilizando los equipos de medición de un colector solar plano, se mide la radiación para determinar el calor entregado por el sol, y los distintos caudales másicos con las diferencias deentrada y salida de temperatura del colector, para establecer el calor realmente utilizado.
Con los datos medidos se analizan los distintos resultados de la medición del calor transferido. El Qf se obtiene a partir de la transferencia de calor y el Qr es a partir de la radiación solar y la constante de calibración del equipo. Para el caso del Qf además se realizó un gráfico para ver cómo secomporta.
Finalmente se calculó la eficiencia con el cociente entre el Qf y el Qr, dando cercano a la eficiencia teórica. Se concluye que ésta nunca será del cien porciento debido a las pérdidas de conducción y convección que ocurren en el colector.














Objetivos

Determinar el flujo de calor entregado por el colector solar en función del caudal másico.

Determinar laeficiencia teórica y experimental del colector solar.

Comprender el funcionamiento de los colectores solares y complementarlo con la docencia entregada en la cátedra.

Nomenclatura

Qr: Calor Proveniente de la radiación solar [W/m2]
Qf: Calor utilizado para calentar el agua [W/m2]
V: Caudal [m3/s]
Tin: Temperatura Inicial [°C]
Tout: Temperatura Final [°C]
Tamb: Temperatura Ambiental [°C]A: Área Colector = 1,8624 [m2]
R: Radiación [mV]
K: Constante del Piranómetro = 0,00593 [mV/W]
C: Calor Específico = 4180 [J/kg･K] para el agua
ṁ: Flujo Másico [kg/s]





Equipos utilizados

Colector: Marca Britec

Piranómetro: Kipp and ZONEN Holland
Rango: 0 a 200 [mV]
Resolución: 0,01 [mV]

Digital Multímetro
Marca Voltcraft M-4650CR
Resolución: 0,001[mV]
Rango: 0 a 200 [mV]

Tester: Volcraft k204 Dataloge
Rango: -220 a 1370 [°C]
Resolución: 1 [°C]

Bomba: Marca Humboldt.

Rotámetro: Marca SK Instruments





Fig. 1: Piranómetro Kipp and ZOHEN Holland. Fig. 2: Tester Volcraft k204 Dataloge





Fig. 3: Colector solar.Fig. 4: Bomba.
Índice














Introducción

El propósito del informe es conocer cómo funciona un colector solar, el cual está diseñado para recoger la energía solar, que se emplea para distintos procesos térmicos tal como calentar algún gas o un líquido, para luego ser almacenado o distribuido. La medición del calortransferido en el colector es a través de dos formas: el teórico y el real. Para el primer caso la radiación es registrada a través de una termocupla que se encuentra en el interior del piranómetro, la que envía una señal al tester obteniendo el valor de éste. Mientras que el cálculo real se realiza mediante una diferencia de temperatura y la medida del caudal volumétrico. Finalmente se comparan losresultados y de esta forma se obtiene la eficiencia del colector.

Desarrollo

Relaciones utilizadas en los cálculos

Para lograr determinar la eficiencia del colector se necesitan ciertos datos que se analizarán a continuación.
El colector recibe cierta radiación (R) que es medida a través de una termocupla, ésta se divide por la constante del piranómetro (k) para obtener la potencia por unidadde área que recibe el panel. Sin embargo, no necesariamente ésta es el total de la energía transferida para calentar el agua, por lo tanto se realiza un análisis teórico para comprobar cuánta energía se transfiere.
(1)
El calor realmente utilizado se determina mediante la variación de temperatura entre la salida y la entrada del panel. El caudal másico se obtiene multiplicando el caudal...