PT106970A - Colector multicanal com fluxo controlado nas diferentes passagens - Google Patents
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Abstract
A PRESENTE INOVAÇÃO, QUE TRATA DE UM COLECTOR MULTICANAL COM FLUXO CONTROLADO NAS DIFERENTES PASSAGENS, É CONSTITUÍDO POR UMA CONDUTA PRINCIPAL SUPERIOR (1), UMA GRELHA SUPERIOR (4) COM FUROS DE DIÂMETROS PROGRESSIVAMENTE DECRESCENTES (OU CRESCENTES), NO SENTIDO DO ESCOAMENTO, CONDUTAS SECUNDÁRIAS (2), UMA GRELHA INFERIOR (5) COM FUROS DE DIÂMETROS PROGRESSIVAMENTE CRESCENTES (OU DECRESCENTES), NO SENTIDO DO ESCOAMENTO, E UMA CONDUTA PRINCIPAL INFERIOR (3).A ENTRADA DO FLUIDO MENOS QUENTE NO COLECTOR EFECTUA-SE ATRAVÉS DE UMA CONDUTA PRINCIPAL SUPERIOR (1). A PASSAGEM DO FLUIDO EFECTUA-SE ATRAVÉS DE UMA GRELHA SUPERIOR (4) COM FUROS DE DIÂMETROS PROGRESSIVAMENTE DECRESCENTES (OU CRESCENTES), NO SENTIDO DO ESCOAMENTO, ATRAVÉS DE CONDUTAS SECUNDÁRIAS (2) E ATRAVÉS DE UMA GRELHA INFERIOR (5) COM FUROS DE DIÂMETROS PROGRESSIVAMENTE CRESCENTES (OU DECRESCENTES), NO SENTIDO DO ESCOAMENTO. FINALMENTE, A SAÍDA DO FLUIDO MAIS QUENTE EFECTUA-SE POR UMA CONDUTA PRINCIPAL INFERIOR (3). NO ENTANTO, A ENTRADA DO FLUIDO MENOS QUENTE NO COLECTOR PODE SER EFECTUADA ATRAVÉS DA CONDUTA PRINCIPAL INFERIOR (3) E A SAÍDA PODE SER EFECTUADA ATRAVÉS DA CONDUTA PRINCIPAL SUPERIOR (1). NESTE CASO, A PASSAGEM DO FLUIDO EFETUA-SE DE FORMA INVERSA.
Description
DESCRIÇÃO "Colector multicanal com fluxo controlado nas diferentes passagens" 1.1 Domínio Técnico da Invenção (Epígrafe da Invenção) A presente inovação trata de um colector multicanal com fluxo controlado nas diferentes passagens. Este colector é constituído por uma conduta principal superior (1), uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, condutas secundárias (2), uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento, e uma conduta principal inferior (3) . A entrada do fluido menos quente no colector efectua-se através de uma conduta principal superior (1) . A passagem do fluido efectua-se através de uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, através de condutas secundárias (2) e através de uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento. Finalmente, a saída do fluido mais quente efectua-se por uma conduta principal inferior (3) . No entanto, a entrada do fluido menos quente no colector pode ser efectuada através da conduta principal inferior (3) e a saída pode ser efectuada através da conduta principal superior (1) . Neste caso, a passagem do fluido efectua-se de forma inversa. 1 1.2 Sumário da Invenção A presente inovação, que trata de um colector multicanal com fluxo controlado nas diferentes passagens, é constituído por uma conduta principal superior (1), uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, condutas secundárias (2), uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento, e uma conduta principal inferior (3) . A conduta principal superior (1), responsável pela entrada do fluido menos quente, está conectada a jusante a uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento.
As várias condutas secundárias (2), responsáveis pelo aquecimento do fluido, são construídas a partir de material transparente, quando se pretende a passagem de radiação solar, ou opaco, quando não se pretende a passagem de radiação solar. Estas condutas estão colocadas paralelamente umas às outras na direcção longitudinal e estão localizadas perpendicularmente a montante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) e a jusante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento. A conduta principal inferior (3), responsável pela saída do fluido mais quente, conectada a montante a uma grelha inferior (5) tem furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento. A entrada do fluido menos quente no colector efectua-se através de uma conduta principal superior (1) . A passagem 2 do fluido efectua-se através de uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) , no sentido do escoamento, através de condutas secundárias (2) e através de uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento. Finalmente, a saída do fluido mais quente efectua-se por uma conduta principal inferior (3) . No entanto, a entrada do fluido menos quente no colector pode ser efectuada através da conduta principal inferior (3) e a saída pode ser efectuada através da conduta principal superior (1) . Neste caso, a passagem do fluido efectua-se de forma inversa. 1.3 Estado da Técnica Anterior
Um colector solar, também denominado por painel solar, é utilizado na conversão da radiação solar em energia térmica. Os colectores solares disponíveis para aquecimento de fluidos térmicos, mais utilizados no mercado, são os colectores planos, colectores parabólicos e colectores de tubos de vácuo. 0 colector plano é o mais comum e destina-se à produção de fluidos térmicos a temperaturas mais baixas. Este tipo de colector solar é construído por uma cobertura transparente, uma placa absorvedora e uma caixa isolada do ambiente exterior para evitar as perdas de calor por convecção/condução para o meio envolvente. A cobertura é constituída através de um vidro transparente incolor ou selectivo. Na placa absorvedora, pintada de preto de forma a absorver a maior parte da radiação solar incidente, está conectada uma serpentina onde circula o fluido térmico. No interior da caixa do colector é mantida uma atmosfera a uma 3 temperatura muito elevada de forma a reduzir as perdas de energia por convecção da placa absorvedora.
Os colectores parabólicos, normalmente designados por CPC, combinam as propriedades dos colectores planos, a capacidade de produzirem fluidos térmicos a temperaturas mais elevadas e apresentam rendimentos térmicos mais elevados do que os colectores planos. Este tipo de colector solar é também construído por uma cobertura transparente, uma superfície absorvedora, uma superfície reflectora e uma caixa isolada do ambiente exterior para evitar as perdas de calor por convecção/condução para o meio envolvente. A cobertura neste tipo de colector é constituída através de um vidro transparente incolor ou selectivo. A superfície absorvedora, constituída por uma grelha de alhetas em forma de acento circunflexo e conectada a uma serpentina onde circula o fluido térmico, está colocada em cima da superfície reflectora. A captação solar realiza-se nas duas faces das alhetas, aumentado assim a temperatura do fluido térmico. No interior da caixa do colector, como foi verificado nos colectores planos, é mantida também uma atmosfera a uma temperatura muito elevada de forma a reduzir as perdas de energia por convecção da superfície absorvedora.
Os colectores de tubo de vácuo são constituídos geralmente através de tubos metálicos absorvedores colocados no interior de tubos de vidro transparente. Entre os tubos de vidro e os tubos metálicos é criado vácuo. Como a atmosfera de vácuo no interior dos tubos de vidro elimina as perdas de calor por convenção/condução, este tipo de colector solar aumenta significativamente a temperatura do fluido térmico em relação aos colectores planos e aos colectores parabólicos. 4
De uma forma geral, qualquer um destes ou outro colector é constituído através de um conjunto de condutas paralelas, onde é efectuado o aquecimento do fluido. 0 escoamento nestas condutas, em condições normais de funcionamento, colocadas paralelamente umas às outras, não é uniforme: as condutas mais próximas da entrada apresentam menores caudais e as condutas mais afastadas da entrada apresentam maiores caudais. Este facto está associado à maior capacidade (com menores perdas de carga) do escoamento seguir longitudinalmente do que seguir transversalmente (com maiores perdas de carga). Esta não uniformidade no escoamento das condutas secundárias influência o rendimento térmico global do colector.
Por outro lado, a posição de funcionamento do colector, tendo em conta a influência das forças de gravidade e da assimetria do campo radiactivo incidente, influência, quer o escoamento, quer o rendimento térmico global do próprio colector.
Nesta perspectiva, a presente invenção apresenta uma metodologia que será utilizada no controlo do escoamento nas condutas secundárias, colocadas paralelamente, em colectores térmicos. Esta metodologia, que controla o escoamento neste tipo de condutas, permite aumentar o rendimento térmico neste tipo de colectores, em função das condições reais de funcionamento. 1.4 Descrição da Invenção e das Figuras A presente inovação trata de um colector multicanal com fluxo controlado nas diferentes passagens, como se pode observar através da figura 1. Este colector é constituído por uma conduta principal superior (1) (ver figura 1), uma 5 grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) (ver figura 2), no sentido do escoamento, condutas secundárias (2) (ver figuras 1 e 3), uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes) (ver figura 4), no sentido do escoamento, e uma conduta principal inferior (3) (ver figura 4). A conduta principal superior (1), responsável pela entrada do fluido menos quente, como se pode observar através da figura 1, está conectada a montante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) (ver figura 2), no sentido do escoamento. No entanto, se o escoamento menos quente entrar na conduta principal inferior (3) , a saída do escoamento mais quente efectua-se na conduta principal superior (1).
As várias condutas secundárias (2) , como se pode observar através da figura 1 ou em corte através da figura 3, responsáveis pelo aquecimento do fluido, são construídas a partir de material transparente, quando se pretende a passagem de radiação solar, ou opaco, quando não se pretende a passagem de radiação solar. Estas condutas estão colocadas paralelamente umas às outras na direcção longitudinal (ver figura 1) e estão localizadas perpendicularmente a jusante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) (ver figura 2), no sentido do escoamento, e a jusante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes) (ver figura 4), no sentido do escoamento. No entanto, se o escoamento se efectuar de forma inversa, estas condutas estão colocadas a jusante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes) (ver figura 2) , no sentido do escoamento, e a montante da 6 grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) (ver figura 4), no sentido do escoamento. A conduta principal inferior (3), responsável pela saída do fluido mais guente, como se pode observar através da figura 1, está conectada a jusante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) (ver figura 4), no sentido do escoamento. No entanto, se o escoamento mais guente sair na conduta principal superior (1), a entrada do escoamento menos quente efectua-se na conduta principal inferior (3). A entrada do fluido menos quente no colector, como se pode observar através da figura 1, efectua-se através de uma conduta principal superior (1). A passagem do fluido efectua-se através de uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) (ver figura 2), no sentido do escoamento, através de condutas secundárias (2), como se pode observar através da figura 1 ou em corte através da figura 3, e através de uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes) (ver figura 4), no sentido do escoamento. Finalmente, a saída do fluido mais quente, como se pode observar através da figura 1, efectua-se por uma conduta principal inferior (3).
No entanto, a entrada do fluido menos quente, como se pode observar através da figura 1, pode também efectua-se por uma conduta principal inferior (3) . Nesta situação, A passagem do fluido efectua-se através de uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes) (ver figura 4), no sentido do escoamento, através de condutas secundárias (2), como se pode observar através da figura 1 ou em corte através da 7 figura 3, e através de uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes) (ver figura 2), no sentido do escoamento. Finalmente, nesta situação, a saída do fluido mais guente no colector, como se pode observar através da figura 1, efectua-se através de uma conduta principal superior (1). 1.5 Descrição Pormenorizada da Invenção A presente inovação trata de um colector multicanal com fluxo controlado nas diferentes passagens. 0 colector apresentado na presente inovação é constituído por uma conduta principal superior (1), uma grelha superior (4), condutas secundárias (2), uma grelha inferior (5) e uma conduta principal inferior (3) .
Esta invenção apresenta uma metodologia que será utilizada, principalmente, no controlo do escoamento nas diferentes passagens das condutas secundárias (2) colocadas paralelamente em colectores térmicos. Esta metodologia, que se baseia na utilização das perdas de cargas no interior do sistema de condutas para controlar o caudal nas diferentes passagens nas condutas secundárias (2), aumenta o rendimento térmico neste tipo de colectores. 1.5.1 Perda de carga no interior do sistema de condutas A perda de carga, que representa uma perda de energia por parte do fluido, é um fenómeno que ocorre no interior de condutas. Esta perda de carga verifica-se ao longo das condutas (perda de carga contínua) e em todos os constrangimentos localizados no interior das mesmas condutas (perda de carga localizada). Estes 8 constrangimentos, que ocorre no interior das condutas dos colectores, principalmente nas ligações das mesmas, alteram o valor do caudal volúmico que passa no interior das condutas secundárias (2).
Assim, de uma forma geral, devido às perdas de carga localizadas e devido às dimensões internas das condutas secundárias (2) serem iguais, em condições normais de funcionamento, o caudal de fluido que entra na conduta principal superior (1) e na conduta principal inferior (3) é divido através das diferentes condutas secundárias (2) colocadas paralelamente entre elas. No entanto, o caudal que passa na primeira conduta secundária (2) é menor do que o caudal que passa na segunda conduta secundária (2), o caudal que passa na segunda conduta secundária (2) é menor do que o caudal que passa na terceira conduta secundária (2), e assim sucessivamente. Ou seja, o caudal que passa nas diferentes passagens (condutas secundárias (2)) é diferente.
Por outro lado, a posição de funcionamento do colector, tendo em conta a influência das forças de gravidade e da assimetria do campo radiactivo incidente, influência também o caudal que passa nas diferentes condutas secundárias. 1.5.2 Grelhas inferiores e superiores
Na metodologia apresentada na presente invenção são utilizadas grelhas, colocadas entre as condutas principais (1) e (3) e as condutas secundárias (2), cuja função é regular e controlar o caudal que passa através das condutas secundárias (2), onde é efectuado o aquecimento principal de fluido. 9
Esta regulação é efectuada a partir de uma perda de carga localizada adicional colocada à entrada e à saida de cada uma das condutas secundárias (2).
Estas grelhas superiores e inferiores, que apresentam metodologias de furação similares, têm furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, quando o escoamento entra na conduta principal superior (1) e têm furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, quando o escoamento sai na conduta principal inferior (3). 1.5.3 Construção do colector A presente inovação é constituída por uma conduta principal superior (1), condutas secundárias (2) e uma conduta principal inferior (3). As condutas principais (1) e (2) são as principais responsáveis pela distribuição de fluido nas condutas secundárias (2) .
Na ligação entre a conduta principal superior (1) e as condutas secundárias (2) é utilizado uma grelha superior (4) , enquanto que, na ligação entre a conduta principal inferior (3) e as condutas secundárias (2) é utilizado uma grelha inferior (4). A conduta principal superior (1) está conectada a montante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento. No entanto, se o escoamento menos quente entrar na conduta principal inferior (3), a saida do escoamento mais quente efectua-se na conduta principal superior (1) . 10
As várias condutas secundárias (2), responsáveis pelo aquecimento do fluido, são construídas a partir de material transparente ou opaco. 0 material transparente, utilizado quando se pretende a passagem de radiação solar, apesar de não ser tão comum, é muito frequente aplicado em fachadas de edifícios ocupados (onde se pretende a passagem de luminosidade para o espaço). 0 material opaco, utilizado quando não se pretende a passagem de radiação solar, que é a situação mais comum, é muito frequente aplicado em aplicações industriais ou residências de aquecimento de fluidos (onde se pretende a acumulação de energia térmica em fluidos).
Estas condutas secundárias (2) estão colocadas paralelamente umas às outras na direcção longitudinal e estão localizadas perpendicularmente a jusante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, e a montante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes) , no sentido do escoamento. No entanto, se o escoamento se efectuar de forma inversa, estas condutas estão colocadas a montante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento, e a jusante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento. A conduta principal inferior (3) está conectada a jusante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento. No entanto, se o escoamento mais quente sair na conduta principal superior (1), a entrada do escoamento menos quente efectua-se na conduta principal inferior (3). 11 1.5.4 Escoamento no interior do colector A entrada do fluido menos quente no colector é efectuada através de uma conduta principal superior (1), passa através de uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, através de condutas secundárias (2), através de uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento, e sai através de uma conduta principal inferior (3).
No entanto, a entrada do fluido menos quente, pode também efectua-se por uma conduta principal inferior (3) . Nesta situação, a entrada do fluido menos quente no colector é efectuada através de uma conduta principal inferior (3) , passa através de uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, através de condutas secundárias (2), através de uma grelha superior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes) , no sentido do escoamento, e sai através de uma conduta principal superior (1).
Faro, 22 Maio de 2013 12
Claims (5)
- REIVINDICAÇÕES 1 Colector multicanal com fluxo controlado nas diferentes passagens, caracterizado por uma conduta principal superior (1), uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, condutas secundárias (2) , uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento, e uma conduta principal inferior (3).
- 2 Colector, de acordo com a reivindicação η.2 1, caracterizado por uma conduta principal superior (1) conectada a montante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento.
- 3 Colector, de acordo com a reivindicação η.2 1, caracterizado por várias condutas secundárias (2), construídas a partir de material transparente ou opaco, colocadas paralelamente umas às outras na direcção longitudinal e localizadas perpendicularmente a jusante da grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, e a montante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento.
- 4 Colector, de acordo com a reivindicação η.2 1, caracterizado por uma conduta principal inferior (3) conectada a jusante da grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento. 1
- 5 Processo de funcionamento do colector mencionado nas reivindicações anteriores, caracterizado pela entrada de um fluido menos quente através de uma conduta principal superior (1), pela passagem do fluido através de uma grelha superior (4) com furos de diâmetros progressivamente decrescentes (ou crescentes), no sentido do escoamento, pela passagem do fluido pelas condutas secundárias (2), pela passagem do fluido através de uma grelha inferior (5) com furos de diâmetros progressivamente crescentes (ou decrescentes), no sentido do escoamento, e pela saída de um fluido mais quente por uma conduta principal inferior (3) . No entanto, a entrada do fluido menos quente no colector pode ser efectuada através da conduta principal inferior (3) e a saída pode ser efectuada através da conduta principal superior (1) . Neste caso, a passagem do fluido efectua-se de forma inversa. Faro, 22 de Maio de 2013 2
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 20131003 |
|
| BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 20200417 |
|
| FG3A | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20210720 |