[Fisica tecnica] Calcolo potenza termica collettore solare
Sono alle prese con un esercizio che chiede di trovare la potenza termica netta entrante nel collettore solare attraverso la faccia superiore, con i seguenti dati:
- collettore solare con superficie di captazione pari a $3 m^2$ con fattore di vista tra il collettore ed il terreno pari a $0,2$
- radiazione solare incidente sul vetro del collettore, pari a $750 W/m^2$, viene riflessa in una percentuale pari al $10%$
- aria esterna $25°C$, coefficiente di scambio convettivo è pari a $20 W/(m^2K)$
- volta celeste e terreno sono corpi neri alle temperature rispettivamente di $-40°C$ e $15°C$
- temperatura superficiale della lastra esterna del collettore, assimilabile a corpo nero, è pari a $33 °C$, mentre le altre superfici del collettore sono perfettamente isolate
- si assume un regime stazionario
Per ricavare la potenza ho pensato di sommare il flusso solare $(0,1*750*3)$W con il flusso radiativo (che non capisco come trovarlo) ed il flusso convettivo $(3*20*(25-33))$ W. È giusto il ragionamento?
- collettore solare con superficie di captazione pari a $3 m^2$ con fattore di vista tra il collettore ed il terreno pari a $0,2$
- radiazione solare incidente sul vetro del collettore, pari a $750 W/m^2$, viene riflessa in una percentuale pari al $10%$
- aria esterna $25°C$, coefficiente di scambio convettivo è pari a $20 W/(m^2K)$
- volta celeste e terreno sono corpi neri alle temperature rispettivamente di $-40°C$ e $15°C$
- temperatura superficiale della lastra esterna del collettore, assimilabile a corpo nero, è pari a $33 °C$, mentre le altre superfici del collettore sono perfettamente isolate
- si assume un regime stazionario
Per ricavare la potenza ho pensato di sommare il flusso solare $(0,1*750*3)$W con il flusso radiativo (che non capisco come trovarlo) ed il flusso convettivo $(3*20*(25-33))$ W. È giusto il ragionamento?
Risposte
Il flusso convettivo l'ho ricavato così: $area*h_(cv)*(T_(aria)-T_(col))$ ... è corretto?
Mentre ho dubbi sia sul calcolo del flusso solare che del flusso radiativo
Mentre ho dubbi sia sul calcolo del flusso solare che del flusso radiativo
Si devi sommare tutti i contribuiti dei flussi. Per quanto riguarda quello radiativo se non ricordo male devi usare la legge di Stefan-Boltzmann per un corpo nero. Prova un po' a cercare, io ricordo la guardai sul Cengel
Attenzione a non fare confusione tra flusso espresso in $W/m^2$ e potenza espressa in $W$. Per quanto riguarda i conti relativi alla convezione e al flusso solare mi sembra ok, per quanto riguarda il flusso radiativo esso risulta uscente dal sistema in quanto è emesso dal nostro corpo nero. Per calcolarti tale flusso basta semplicemente usare la legge di stefan-boltzman $q=σ *T^4$ dove σ costante di stefan-boltzman. Si tratta di un flusso quindi per ottenere la potenza devi moltiplicarlo per la superficie di interesse. Questa potenza va sottratta alle altre due perchè risulta emessa e non assorbita!!!
Mi sono perso un punto relativo alla volta celeste e al terreno pardon. Cambia poco, qui entra in gioco il fattore di vista. il flusso netto tra terreno e collettore risulta $q=F*σ*(T_t^4-T_c^4)$, tra volta celeste e collettore $q=F*σ*(T_v^4-T_c^4)$
Mi sono perso un punto relativo alla volta celeste e al terreno pardon. Cambia poco, qui entra in gioco il fattore di vista. il flusso netto tra terreno e collettore risulta $q=F*σ*(T_t^4-T_c^4)$, tra volta celeste e collettore $q=F*σ*(T_v^4-T_c^4)$
Ma il dato del fattore di vista dove lo utilizzo?
Ho corretto il messaggio precedente!!
Però ho solo il fattore di vista tra collettore e terreno, l'altro come lo ricavo?
Scusa ma a furia di modificare il messaggio potrei confonderti. Ora è completo 
i pedici nelle temperature indicano volta collettore e terreno. I risultati vanno sommati algebricamente alla potenza relativa ai flussi convettivi e di irraggiamento solare.
i pedici nelle temperature indicano volta collettore e terreno. I risultati vanno sommati algebricamente alla potenza relativa ai flussi convettivi e di irraggiamento solare.
Semplice, il terreno e la volta celeste le puoi considerare come superfici piane, quindi se in fattore di vista terreno-collettore è pari a 0,2 allora puoi considerare uguale quello per il sistema volta celeste-collettore.
Per quanto riguarda il flusso solare, lo ricavo moltiplicando $area*750 (W/m^2)*10%$ oppure $area*(750-75)$?
"effez":
Per quanto riguarda il flusso solare, lo ricavo moltiplicando $area*750 (W/m^2)*10%$ oppure $area*(750-75)$?
In questo caso flusso solare $750-75$ in W/m^2, potenza solare $Area*(750-75)$ in W
Non mi torna il risultato
Ricapitolando:
potenza solare: $area*(750-75)$
potenza convettiva: $area*h_(cv)*(T_(aria)-T_c)$
potenza radiativa: $area*0,2*sigma*((T_t)^4-(T_c)^4)$ + $area*0,2*sigma*((T_v)^4-(T_c)^4)$
Sommo il tutto e dovrei ottenere la potenza termica netta, giusto?
Ricapitolando:
potenza solare: $area*(750-75)$
potenza convettiva: $area*h_(cv)*(T_(aria)-T_c)$
potenza radiativa: $area*0,2*sigma*((T_t)^4-(T_c)^4)$ + $area*0,2*sigma*((T_v)^4-(T_c)^4)$
Sommo il tutto e dovrei ottenere la potenza termica netta, giusto?
Sisi
I termini relativi alla radiazione potrebbero darti negativi, in qiel caso tieni conto del segno mi raccomando
Dovrebbe venire 687 W, ma non mi tornano i conti
verifica che le unità di misura siano usate propriamente. Come hai espresso le temperature? che unita di misura per la costante di stefan-boltzman hai usato?
Inoltre credo di avere fatto un errore per quanto riguarda la radiazione della volta celeste per quanto riguarda il fattore di vista. Devo un po aggiornarmi scusa
Trovato l'errore, il fattore di vista non è sempre 0,2 ma collettore-volta celeste è 0,8.
Comunque grazie mille!
Comunque grazie mille!
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