Discussione: collettore solare parabolico

Salve,

vorrei sapere come è possibile calcolare la temperatura raggiungibile nel fuoco di un collettore solare parabolico. Ho trovato in rete un grafico che correla approssimativamente la temperatura al rapporto di concentrazione...ma quanto è attendibile?
Vorrei inoltre sapere se la potenza termica che investe un eventuale tubo posto nel fuoco della parabola è uguale alla potenza termica solare riflessa dallo specchio.

Buona serata e grazie

Beh.. posso rispondere solo per logica.. però.. nulla si crea nulla si distrugge...
quindi se su una parabola ci vanno X kWh, nel fuoco non potranno essercene di più, probabilmente meno per le dispersioni.

Solitamente nell'analisi termodinamica di prima approssimazione dei collettori parabolici si usa la temperatura media dell'assorbitore derivata da una analisi dei flussi termici entranti/uscenti da esso per trovare poi la potenza termica trasmessa al fluido termovettore.

Determinare la temperatura raggiunta nel fuoco del collettore a prescindere è un problema che non ha significato fisico...in realtà la temperatura che chiedi è una stretta funzione del materiale dell'assorbitore (o della cosa che poni nel fuoco del collettore...una termocoppia, un pezzo di carta, una palla di neve, una mano...), della sua composizione, della velocità del fluido termovettore, delle condizioni ambientali, delle aste di supporto dell'assorbitore, ecc.

Così la penso io...se ho sparato una blasfemia ingegneristica correggetemi subito!

La riflessione di eta è pienamente condivisibile, tuttavia si può tentare una valutazione della temperatura teorica MASSIMA raggiunta al fuoco del paraboloide fissando qualche parametro "limite".

Supponiamo che:

a) il flusso solare luminoso prima della concentrazione sia pari a 1000 W/mq

b) la superficie riflettente abbia una riflettività totale pari al 100% (in realtà si arriva al massimo intorno al 95%, ma in prima approssimazione...)

c) il rapporto di concentrazione sia pari a C

d) la superficie captante abbia una assorbanza del 100% nel campo spettrale del flusso luminoso considerato in a) e una emissività infrarossa pari al 10% del corpo nero.

e) la temperatura ambiente "vista" dalla superficie captante (che sarà la media pesata tra quella apparente del cielo sereno riflesso dallo specchio e quella del terreno intorno) sia di 17° C (290 K).

f) La superficie captante sia sotto vuoto dalla parte trasparente e perfettamente coibentata dalla parte opaca, tanto da considerare trascurabili gli scambi convettivi con l'aria.

A questo punto il bilancio energetico assume la seguente forma:

0,1 S(Tf^4-Ta^4)*5,6*10^-8= 1000 CS

dividendo entrambi i membri per S, cioè per l'area della superficie captante, e moltiplicando per 10 si ha:

(Tf^4-Ta^4)*5,6*10^-8 = 10000 C

e quindi Tf^4-290^4= 10^4*C/(5,6*10^-8)

Tf^4 = C*1,785*10^11+7,07*10^9 = C*1,85*10^11

Per C=1 Tf= 655 K = 382° C
Per C=10 Tf= 1166 K = 893° C
Per c=100 Tf= 2073 K = 1800° C

Come si vede, anche senza concentrazione, coibentando in modo superbo l'assorbitore e mettendolo sotto vuoto si arriva a temperature di tutto rispetto.
Sappiamo, d'altronde, che con i tubi solari sottovuoto non si scherza, se restano senz'acqua la temperatura passa tranquillamente oltre i 200° C, infatti sono realizzati in vetroceramica, ovvero vetro borosilicato, lo stesso che si usa per le finestre dei forni.

Si è chiaro, introducendo dei dati si può tranquillamente calcolare una temperatura massima dell'assorbitore.

Originariamente inviata da eta

Si è chiaro, introducendo dei dati si può tranquillamente calcolare una temperatura massima dell'assorbitore.

Che per inciso pero NON serve a nulla a calcolare il calore massimo che puo produrre.. perche quello e' esattamente uguale a quello fornibile da un pannello piano di superficie uguale a quella della parabola.

Questo in teoria... perche in pratica produce meno perche la resa del sistema parabola>assorbitore e' inferiore a quello del semplice assorbitore di un pannello comune.

Resta il vantaggio dell'inseguimento che naturalmente puo essere annullato se il sistema a pannelli comuni viene montato su un pari inseguitore.



Saluti,
F.

Originariamente inviata da Roberto Ing.Mat

Vorrei inoltre sapere se la potenza termica che investe un eventuale tubo posto nel fuoco della parabola è uguale alla potenza termica solare riflessa dallo specchio.

Se il tubo si comportasse come un assorbitore perfetto di luce e se la luce riflessa cadesse completamente sulla superficie del tubo sarebbe uguale.
In pratica ci si può avvicinare molto, ma se vuoi far funzionare il sistema ad alta temperatura non è soltanto sui due aspetti sopra citati che devi concentrarti, bensì anche e soprattutto sulla riduzione delle dispersioni per irraggiamento, conduzione e convezione.

Originariamente inviata da eribird

la temperatura ambiente "vista" dalla superficie captante (che sarà la media pesata tra quella apparente del cielo sereno riflesso dallo specchio e quella del terreno intorno) sia di 17° C (290 K).

Se non sbaglio stai considerando la dispersione composta dalla sola componente radiativa, ma da dove escono i 290 k della temperatura apparente dell'ambiente ? Per cielo sereno se ricordo bene la temperatura apparente e' molto piu' bassa. D'altra parte il tubo assorbitore "vedra'" in basso la parabola (quindi ancora il cielo, in prima approssimazione) ed in alto naturalmente il cielo.

ciao