Cálculo de la temperatura de estancamiento Ej. 3.1 tomo I

Cálculo de la temperatura de estancamiento Ej. 3.1 tomo I

de Horacio M. Duffau -
Número de respuestas: 2

Estuve repasando el ejemplo 3.1 (volumen I pág. 128), pero aplicando la Ec. 2.3 (volumen II pág. 25) y concuerdan los resultados con los obtenidos mediante la Ec. 3.9 (volumen I pág. 126).

Ahora si en el ejemplo 3.1, se considerase el coeficiente de variación cuadrática de las pérdidas térmicas "a2", 

? hay alguna Ec. derivada de la 3.9 que considere este coeficiente, o para determinar la temperatura de estancamiento se aplica exclusivamente la Ec 2.2 (volumen II pág. 25)?

Saludos,

Horacio.

En respuesta a Horacio M. Duffau

Re: Cálculo de la temperatura de estancamiento Ej. 3.1 tomo I

de Gonzalo Abal -

Rectifico los números usando la ecuación cuadrática para la eficiencia, Ec. 2.2 (Parte 2), \eta = a_0 - a_1\times T^* - a_2\times G\times (T^*)^2 donde T^*=(T_f - T_a)/G y queremos encontrar T^* al cual \eta=0. Hay dos soluciones matemáticas, pero sabemos que T^*> 0 así que nos interesa la positiva. Usando la expresión usual para las raíces de una ecuación cuadrática, la raíz positiva es T^*=\frac{a_1}{2a_2G}\left[\sqrt{1+G\frac{4a_2a_0}{a_1^2}}-1\right] (Ec. (1)) De aquí, obtenemos una temperatura de estancamiento, para el caso de eficiencia cuadrática a_2\neq 0,

 

 T_e = T_a + \frac{a_1}{2a_2}\left[\sqrt{1+G\frac{4a_2a_0}{a_1^2}}-1\right]\qquad (Ec. (1))} 

 

Cuando a_2\rightarrow 0, esta expresión se reduce a  (hay que recordar un poco los límites para verlo)

T_e \rightarrow T_a + G\frac{a_0}{a_1}=G\frac{\eta_{opt}}{U_L}\qquad (Ec. (2))

 

Para los valores de a0, a1 y a2 dados en la Tabla 2.1 (pag. 27, Parte 2) la Ec. (1) da T_e-T_a= 78, 116 y 150 grados Celcius para CS1, CS2 y CS3 respectivamente. Estos valores son consistentes con las Figuras 2.6 y 2.7, Parte 2 del Manual.

 

Por otro lado, si despreciamos la dependencia cuadrática de las pérdidas térmicas y usamos a2=0, y calculamos T_e - T_a usando la  Ec. (2) obtenemos 100, 200 y 375 grados Celcius respectivamente, lo cual es mayor (como hay menos pérdidas consideradas en el modelo lineal, T_e resulta mayor).

Espero ahora haya quedado más claro.  La confusión generada  es que en mi respuesta anterior,  la eficiencia estaba parametrizadacon la Ec. (3.14) de la parte 1 (coeficienctes c0, c1, c2) y en el apuro la evalué para los coeficientes a0, a1, a2 de la Ec. (2.2), parte 2, lo cual daba números  inconsistentes. 

En suma, la Ec. (1) puede usarse para evaluar la temperatura de estancamiento T_e para irradiación dada G, y temperatura ambiente conocida T_a, cuando se cuenta con los coeficientes a0, a1, a2 de la parametrización cuadrática de la eficiencia del colector. 

 

Saludos,