Numerical modeling and experimental validation of a passive solar distillation of ethanol
DOI:
https://doi.org/10.21712/lajer.2024.v11.n2.p161-175Palavras-chave:
simulação numérica, Transferência de massa, Transferência de calor, energia renovável, processos sustentáveisResumo
O crescente aumento da demanda global por soluções energéticas sustentáveis destaca o potencial da energia solar, um recurso limpo e abundante, para processos industriais como a destilação. Este estudo investiga a destilação solar passiva de etanol misturado com uma pequena fração de óleo, utilizando um modelo fenomenológico validado com dados experimentais. A energia solar foi empregada para aquecer a mistura, aproveitando seus benefícios ambientais e custo-benefício, especialmente em regiões com alta irradiação solar. Os experimentos foram realizados com volumes iniciais de etanol de 500 mL, 750 mL e 1000 mL, com medições de temperatura e massa do destilado ao longo do processo de destilação. O modelo previu com precisão as temperaturas da cubeta, do etanol e da cobertura de vidro, bem como a massa do destilado, com erros de predição inferiores a 6%. Os resultados indicam que a radiação solar e a velocidade do vento influenciam significativamente a eficiência térmica, que variou de 18,9% a 26%. Foi alcançada uma produtividade média de 4500 a 6500 mL/dia·m² de etanol destilado. As previsões precisas do modelo demonstram seu potencial como uma ferramenta valiosa para otimizar sistemas de destilação solar passiva.
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