Ganho de calor útil quando o fator de eficiência do coletor está presente Calculadora

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✖A vazão em massa é a massa movida em unidades de tempo.ⓘ Taxa de fluxo de massa [m]			+10% -10%
✖A capacidade térmica específica molar a pressão constante (de um gás) é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 mol do gás em 1 °C à pressão constante.ⓘ Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante [C_{p molar}]			+10% -10%
✖A razão de concentração é definida como a razão entre a área efetiva de abertura e a área de superfície do absorvedor.ⓘ Taxa de concentração [C]			+10% -10%
✖O fluxo absorvido pela placa é definido como o fluxo solar incidente absorvido na placa absorvedora.ⓘ Fluxo absorvido pela placa [S_flux]			+10% -10%
✖O coeficiente de perda global é definido como a perda de calor do coletor por unidade de área da placa absorvedora e a diferença de temperatura entre a placa absorvedora e o ar circundante.ⓘ Coeficiente de perda geral [U_l]			+10% -10%
✖A temperatura do ar ambiente é a temperatura do meio circundante.ⓘ Temperatura ambiente [T_a]			+10% -10%
✖O coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada é definido como a temperatura na qual o líquido entra no coletor de placa plana de líquido.ⓘ Coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada [T_fi]			+10% -10%
✖O fator de eficiência do coletor é definido como a razão entre a potência térmica real do coletor e a potência de um coletor ideal cuja temperatura do absorvedor é igual à temperatura do fluido.ⓘ Fator de Eficiência do Coletor [F′]			+10% -10%
✖O diâmetro externo do tubo absorvedor é a medida das bordas externas do tubo que passa pelo seu centro.ⓘ Diâmetro externo do tubo absorvedor [D_o]			+10% -10%
✖O comprimento do concentrador é o comprimento do concentrador de uma extremidade à outra.ⓘ Comprimento do Concentrador [L]			+10% -10%

✖O ganho de calor útil é definido como a taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho.ⓘ Ganho de calor útil quando o fator de eficiência do coletor está presente [q_u]

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Fórmula

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Ganho de calor útil quando o fator de eficiência do coletor está presente

Fórmula

`"q"_{"u"} = ("m"*"C"_{"p molar"})*((("C"*"S"_{"flux"})/"U"_{"l"})+("T"_{"a"}-"T"_{"fi"}))*(1-e^(-("F′"*pi*"D"_{"o"}*"U"_{"l"}*"L")/("m"*"C"_{"p molar"})))`

Exemplo

`"12316.88W"=("12kg/s"*"122J/K*mol")*((("0.8"*"98J/sm²")/"1.25W/m²*K")+("300K"-"10K"))*(1-e^(-("0.3"*pi*"2m"*"1.25W/m²*K"*"15m")/("12kg/s"*"122J/K*mol")))`

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Ganho de calor útil quando o fator de eficiência do coletor está presente Solução

ETAPA 0: Resumo de pré-cálculo

Fórmula Usada

Ganho de calor útil = (Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)*(((Taxa de concentração*Fluxo absorvido pela placa)/Coeficiente de perda geral)+(Temperatura ambiente-Coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada))*(1-e^(-(Fator de Eficiência do Coletor*pi*Diâmetro externo do tubo absorvedor*Coeficiente de perda geral*Comprimento do Concentrador)/(Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)))
q_u = (m*C_{p molar})*(((C*S_flux)/U_l)+(T_a-T_fi))*(1-e^(-(F′*pi*D_o*U_l*L)/(m*C_{p molar})))
Esta fórmula usa 2 Constantes, 11 Variáveis

Constantes Usadas

pi - Constante de Arquimedes Valor considerado como 3.14159265358979323846264338327950288
e - Constante de Napier Valor considerado como 2.71828182845904523536028747135266249

Variáveis Usadas

Ganho de calor útil - (Medido em Watt) - O ganho de calor útil é definido como a taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho.
Taxa de fluxo de massa - (Medido em Quilograma/Segundos) - A vazão em massa é a massa movida em unidades de tempo.
Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante - (Medido em Joule por Kelvin por mol) - A capacidade térmica específica molar a pressão constante (de um gás) é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 mol do gás em 1 °C à pressão constante.
Taxa de concentração - A razão de concentração é definida como a razão entre a área efetiva de abertura e a área de superfície do absorvedor.
Fluxo absorvido pela placa - (Medido em Watt por metro quadrado) - O fluxo absorvido pela placa é definido como o fluxo solar incidente absorvido na placa absorvedora.
Coeficiente de perda geral - (Medido em Watt por metro quadrado por Kelvin) - O coeficiente de perda global é definido como a perda de calor do coletor por unidade de área da placa absorvedora e a diferença de temperatura entre a placa absorvedora e o ar circundante.
Temperatura ambiente - (Medido em Kelvin) - A temperatura do ar ambiente é a temperatura do meio circundante.
Coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada - (Medido em Kelvin) - O coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada é definido como a temperatura na qual o líquido entra no coletor de placa plana de líquido.
Fator de Eficiência do Coletor - O fator de eficiência do coletor é definido como a razão entre a potência térmica real do coletor e a potência de um coletor ideal cuja temperatura do absorvedor é igual à temperatura do fluido.
Diâmetro externo do tubo absorvedor - (Medido em Metro) - O diâmetro externo do tubo absorvedor é a medida das bordas externas do tubo que passa pelo seu centro.
Comprimento do Concentrador - (Medido em Metro) - O comprimento do concentrador é o comprimento do concentrador de uma extremidade à outra.

ETAPA 1: Converter entrada (s) em unidade de base

Taxa de fluxo de massa: 12 Quilograma/Segundos --> 12 Quilograma/Segundos Nenhuma conversão necessária
Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante: 122 Joule por Kelvin por mol --> 122 Joule por Kelvin por mol Nenhuma conversão necessária
Taxa de concentração: 0.8 --> Nenhuma conversão necessária
Fluxo absorvido pela placa: 98 Joule por segundo por metro quadrado --> 98 Watt por metro quadrado (Verifique a conversão aqui)
Coeficiente de perda geral: 1.25 Watt por metro quadrado por Kelvin --> 1.25 Watt por metro quadrado por Kelvin Nenhuma conversão necessária
Temperatura ambiente: 300 Kelvin --> 300 Kelvin Nenhuma conversão necessária
Coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada: 10 Kelvin --> 10 Kelvin Nenhuma conversão necessária
Fator de Eficiência do Coletor: 0.3 --> Nenhuma conversão necessária
Diâmetro externo do tubo absorvedor: 2 Metro --> 2 Metro Nenhuma conversão necessária
Comprimento do Concentrador: 15 Metro --> 15 Metro Nenhuma conversão necessária

ETAPA 2: Avalie a Fórmula

Substituindo valores de entrada na fórmula

q_u = (m*C_{p molar})*(((C*S_flux)/U_l)+(T_a-T_fi))*(1-e^(-(F′*pi*D_o*U_l*L)/(m*C_{p molar}))) --> (12*122)*(((0.8*98)/1.25)+(300-10))*(1-e^(-(0.3*pi*2*1.25*15)/(12*122)))

Avaliando ... ...

q_u = 12316.8826134102

PASSO 3: Converta o Resultado em Unidade de Saída

12316.8826134102 Watt --> Nenhuma conversão necessária

RESPOSTA FINAL

12316.8826134102 ≈ 12316.88 Watt <-- Ganho de calor útil

(Cálculo concluído em 00.020 segundos)

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Créditos

Criado por ADITYA RAWAT

UNIVERSIDADE DE DIT (DITU), Dehradun

ADITYA RAWAT criou esta calculadora e mais 50+ calculadoras!

Verificado por Anshika Arya

Instituto Nacional de Tecnologia (NIT), Hamirpur

Anshika Arya verificou esta calculadora e mais 2500+ calculadoras!

< 23 Coletores de Concentração Calculadoras

Ganho de calor útil quando o fator de eficiência do coletor está presente

Vai Ganho de calor útil = (Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)*(((Taxa de concentração*Fluxo absorvido pela placa)/Coeficiente de perda geral)+(Temperatura ambiente-Coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada))*(1-e^(-(Fator de Eficiência do Coletor*pi*Diâmetro externo do tubo absorvedor*Coeficiente de perda geral*Comprimento do Concentrador)/(Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)))

Coletor concentrador de fator de remoção de calor

Vai Fator de remoção de calor do coletor = ((Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)/(pi*Diâmetro externo do tubo absorvedor*Comprimento do Concentrador*Coeficiente de perda geral))*(1-e^(-(Fator de Eficiência do Coletor*pi*Diâmetro externo do tubo absorvedor*Coeficiente de perda geral*Comprimento do Concentrador)/(Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)))

Fator de remoção de calor em coletor parabólico composto

Vai Fator de remoção de calor do coletor = ((Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)/(Largura da Superfície Absorvente*Coeficiente de perda geral*Comprimento do Concentrador))*(1-e^(-(Fator de Eficiência do Coletor*Largura da Superfície Absorvente*Coeficiente de perda geral*Comprimento do Concentrador)/(Taxa de fluxo de massa*Capacidade de Calor Específico Molar a Pressão Constante)))

Taxa de ganho de calor útil no coletor de concentração quando a razão de concentração está presente

Vai Ganho de calor útil = Fator de remoção de calor do coletor*(Abertura do Concentrador-Diâmetro externo do tubo absorvedor)*Comprimento do Concentrador*(Fluxo absorvido pela placa-(Coeficiente de perda geral/Taxa de concentração)*(Coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada-Temperatura ambiente))

Ganho de calor útil em coletor parabólico composto

Vai Ganho de calor útil = Fator de remoção de calor do coletor*Abertura do Concentrador*Comprimento do Concentrador*(Fluxo absorvido pela placa-((Coeficiente de perda geral/Taxa de concentração)*(Coletor de placa plana de temperatura do fluido de entrada-Temperatura ambiente)))

Fluxo absorvido no coletor parabólico composto

Vai Fluxo absorvido pela placa = ((Componente do feixe horário*Fator de inclinação para radiação de feixe)+(Componente Difuso Horário/Taxa de concentração))*Transmissividade da Cobertura*Refletividade efetiva do concentrador*Absortividade da Superfície do Absorvente

Eficiência de coleta instantânea do coletor de concentração

Vai Eficiência de Coleta Instantânea = Ganho de calor útil/((Componente do feixe horário*Fator de inclinação para radiação de feixe+Componente Difuso Horário*Fator de inclinação para radiação difusa)*Abertura do Concentrador*Comprimento do Concentrador)

Ganho de calor útil quando a eficiência de coleta está presente

Vai Ganho de calor útil = Eficiência de Coleta Instantânea*(Componente do feixe horário*Fator de inclinação para radiação de feixe+Componente Difuso Horário*Fator de inclinação para radiação difusa)*Abertura do Concentrador*Comprimento do Concentrador

Fator de eficiência do coletor para coletor parabólico composto

Vai Fator de Eficiência do Coletor = (Coeficiente de perda geral*(1/Coeficiente de perda geral+(Largura da Superfície Absorvente/(Número de tubos*pi*Tubo absorvedor de diâmetro interno*Coeficiente de transferência de calor interno))))^-1

Área de Abertura dada Ganho de Calor Útil

Vai Área efetiva de abertura = Ganho de calor útil/(Fluxo absorvido pela placa-(Coeficiente de perda geral/Taxa de concentração)*(Temperatura média da placa absorvedora-Temperatura ambiente))

Coletor concentrador do fator de eficiência do coletor

Vai Fator de Eficiência do Coletor = 1/(Coeficiente de perda geral*(1/Coeficiente de perda geral+Diâmetro externo do tubo absorvedor/(Tubo absorvedor de diâmetro interno*Coeficiente de transferência de calor interno)))

Eficiência de coleta instantânea do coletor concentrador com base na radiação do feixe

Vai Eficiência de Coleta Instantânea = Ganho de calor útil/(Componente do feixe horário*Fator de inclinação para radiação de feixe*Abertura do Concentrador*Comprimento do Concentrador)

Área do absorvedor no coletor do receptor central

Vai Área do Absorvedor no Coletor do Receptor Central = pi/2*Diâmetro do Absorvedor de Esfera^2*(1+sin(Ângulo do Aro)-(cos(Ângulo do Aro)/2))

Área do Absorvedor com Perda de Calor do Absorvedor

Vai Área da placa absorvedora = Perda de calor do coletor/(Coeficiente de perda geral*(Temperatura média da placa absorvedora-Temperatura ambiente))

Razão de concentração do coletor

Vai Taxa de concentração = (Abertura do Concentrador-Diâmetro externo do tubo absorvedor)/(pi*Diâmetro externo do tubo absorvedor)

Inclinação dos refletores

Vai Inclinação do Refletor = (pi-Ângulo de inclinaçao-2*Ângulo de latitude+2*Ângulo de Declinação)/3

Radiação do Feixe Solar dada Taxa de Ganho de Calor Útil e Taxa de Perda de Calor do Absorvedor

Vai Radiação do feixe solar = (Ganho de calor útil+Perda de calor do coletor)/Área efetiva de abertura

Ganho de calor útil no coletor de concentração

Vai Ganho de calor útil = Área efetiva de abertura*Radiação do feixe solar-Perda de calor do coletor

Diâmetro Externo do Tubo Absorvedor dada a Razão de Concentração

Vai Diâmetro externo do tubo absorvedor = Abertura do Concentrador/(Taxa de concentração*pi+1)

Ângulo de aceitação do concentrador 3-D dada a taxa de concentração máxima

Vai Ângulo de Aceitação = (acos(1-2/Razão de concentração máxima))/2

Razão de concentração máxima possível do concentrador 3-D

Vai Razão de concentração máxima = 2/(1-cos(2*Ângulo de Aceitação))

Ângulo de aceitação do concentrador 2-D dada a taxa de concentração máxima

Vai Ângulo de Aceitação = asin(1/Razão de concentração máxima)

Razão de concentração máxima possível do concentrador 2-D

Vai Razão de concentração máxima = 1/sin(Ângulo de Aceitação)

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