Modeling and experimental tests of a copper thermosyphon/Modelagem e testes experimentais de um termossifao de cobre

• Published in: Acta scientiarum. Technology 2017-01, Vol.39 (1), p.59
• Main Authors: dos Santos, Paulo Henrique Dias, Vicente, Kianny Aparecida Taborda, Reis, Layze dos Santos, Marquardt, Larissa dos Santos, Alves, Thiago Antonini
• Format: Article
• Language: Spanish
• ISSN: 1806-2563
• DOI: 10.4025/actascitechnol.v39i1.28957

Electrical energy, solar energy, and/or direct combustion of a fuel are the most common thermal sources for home water heating. In recent years, the use of solar energy has become popular because it is a renewable and economic energy source. Among the solar collectors, those assisted by thermosyphons are more efficient; therefore, they can enhance the heat transfer to water. A thermosyphon is basically a sealed tube filled with a working fluid and, normally, it has three regions: the evaporator, the adiabatic section and the condenser. The great advantage of this device is that the thermal resistance to heat transfer between its regions is very small, and as a result, there is a small temperature difference. This article aims to model a thermosyphon by using correlations based on its operation limits. This modeling will be used as a design tool for compact solar collectors assisted by thermosyphons. Based on the results obtained with the mathematical modeling, one copper thermosyphon, with deionized water as the working fluid, was developed and experimentally tested. The tests were carried out for a heat load varying from 30 to 60W in a vertical position. The theoretical and experimental results were compared to verify the mathematical model. Keywords: solar collector, thermosyphons, operation limit, experiment. Energia eletrica, energia solar e/ou combustao direta de um combustivel sao as principais fontes termicas para aquecimento domestico de agua. Nos ultimos anos, a utilizacao de energia solar tornou-se popular porque ela e uma energia renovavel e economica. Dentre os coletores solares, os coletores assistidos por termossifoes sao os mais eficientes, portanto, eles podem melhorar a transferencia de calor para a agua. Um termossifao e basicamente um tubo selado preenchido com um fluido de trabalho e, normalmente, possui tres regioes: o evaporador, a secao adiabatica e o condensador. A grande vantagem deste dispositivo e que a resistencia termica para a transferencia de calor entre suas regioes e muito pequena e, como resultado, existe uma pequena diferenca de temperatura. Este artigo tem como objetivo modelar um termossifao utilizando correlacoes baseadas em seus limites de operacao. Esta modelagem sera utilizada como uma ferramenta de projeto para coletores solares compactos assistidos por termossifoes. Baseado nos resultados obtidos com o modelo matematico, um termossifao de cobre, com agua deionizada como fluido de trabalho, foi desenvolvido e testa