Modelo e desempenho de concentrador solar aplanático com absorvedor cilíndrico – aplicação em sistemas solares térmicos

Abstract

Concentradores usados em aplicações térmicas, como os cilindro-parábola, chegam a temperaturas de até 400°C a concentrações efetivas de 23 a 26 sóis. Este trabalho apresenta o aplanático como concentrador solar térmico de dupla reflexão com absorvedor cilíndrico, com concentração efetiva de 66 sóis para um fator de interceptação total (T) de 0,72. Ao se adotar ofator de interceptação total de 0,98, similar ao do cilindro-parábola, obtém-se concentraçãoefetiva de 36 sóis, o que representa uma concentração 50% maior que aquela apresentada pelo concentrador cilindro-parábola. Neste trabalho, são apresentas duas metodologias distintas para ocálculo do fator de interceptação: a primeira metodologia, para uma reflexão no primário(1R), baseia-se na razão entre cone de radiação solar e cone iluminado na região cilíndrica emtorno do foco; a segunda metodologia, para o cálculo do fator de interceptação após a reflexão no secundário (2R), relaciona a região iluminada após a segunda reflexão e o raio do absorvedor proposto para coleção da radiação. O fator de interceptação total, obtido pela soma dos dois fatores de interceptação. Os resultados obtidos são apresentados para as duas famílias de aplanáticos: tipo hiperbólico (parâmetros s e K positivos) e tipo elíptico (parâmetros s e K negativos), tendo o aplanático tipo elíptico apresentado melhor desempenho para concentração solar que o tipo hiperbólico. Ao final do trabalho, é feita uma comparação dos resultados obtidos de forma analítica com os resultados obtidos por software de simulação, cujos resultados mostraram-se bastante próximos, validando a metodologia analítica proposta.