Análisis de eficiencia de una cocina solar.

A continuación se muestra un análisis de eficiencia de las cocinas solares basado en la 1ª Ley de la Termodinámica y la 2ª Ley de la Termodinámica , explicando también cómo calcular la potencia de cocción de cualquier aparato.

Basado en la 1ª Ley de la Termodinámica ^[1]

Entrada de energía=Producción de energía+Pérdidas de energía{\displaystyle {\text{Entrada de energía}}={\text{Salida de energía}}+{\text{Pérdidas de energía}}}

El aporte de energía a la cocina solar se puede calcular de la siguiente manera:

mii=It×AsC{\displaystyle E_{i}=I_{t}\times A_{sc}}

Donde:
E _i es la entrada de energía en W
I _t = energía solar total incidente sobre el plano del aire solar que se está calentando en W/m ²
A _sc es el área de superficie de la cocina solar en m ²

La producción de energía de la cocina solar se puede encontrar como se muestra a continuación:

mioh=metrowCpagw(twF−twi)t{\displaystyle E_{o}={{m_{w}c_{pw}(T_{wf}-T_{wi})} \over t}}

Donde:
E _o es la producción de energía en W
m _w es la masa de agua en kg
c _pw = calor específico del agua en J/kgK
A _sc es el área de superficie de la cocina solar en m ²
T _wi es la temperatura inicial de el agua en K
T _wf es la temperatura final del agua en K
t es el tiempo en segundos

La eficiencia energética de la cocina solar se puede encontrar como se muestra a continuación:

η=Producción de energíaEntrada de energía=miohmii=[metrowCpagw(twF−twi)]/tIt×AsC{\displaystyle \eta ={{\text{Salida de energía}} \over {\text{Entrada de energía}}}={E_{o} \over E_{i}}={{[m_{w}c_{pw }(T_{wf}-T_{wi})]/t} \over {I_{t}\times A_{sc}}}}

Basado en la Segunda Ley de la Termodinámica ^[2]

Entrada de exergía=Producción de exergía+Irreversibilidad{\displaystyle {\text{Entrada de energía}}={\text{Salida de energía}}+{\text{Irreversibilidad}}}

La entrada de exergia a la cocina solar se puede calcular de la siguiente manera:

Ξi=Ib[1−(toh/ts)(4/3)]{\displaystyle \Xi _{i}=I_{b}[1-(T_{o}/T_{s})(4/3)]}

Donde:
Entrada de exergía en W/m ²
c _pw = calor específico del agua en J/kgK
T _o es la temperatura exterior en K
T _s es la temperatura de la superficie del sol en K

La eficiencia exergética de la cocina solar se puede calcular de la siguiente manera:

Ψ=Producción de exergíaEntrada de exergía=Ξoh˙Ξi˙=metrowCpagw[(twF−twi]−tohen⁡(twF/twi)]/tIb[1−(toh/ts)(4/3)]AsC{\displaystyle \Psi ={{\text{Salida de energía}} \over {\text{Entrada de energía}}}={{\dot {\Xi _{o}}} \over {\dot {\Xi _{ i}}}}={{m_{w}c_{pw}[(T_{wf}-T_{wi}]-T_{o}\ln(T_{wf}/T_{wi})]/t} \sobre {I_{b}[1-(T_{o}/T_{s})(4/3)]A_{sc}}}}

Donde:
A _sc es el área incidente de la cocina solar.

La capacidad de una cocina solar para recoger la luz solar está directamente relacionada con el área proyectada del colector perpendicular a la radiación incidente.

poder de cocción

La principal medida de referencia utilizada por ASAE S580 ^[3] es la potencia de cocción , que se puede calcular de la siguiente manera en intervalos de 10 minutos:

PAG=METROC(t2−t1)600{\displaystyle P={{MC(T_{2}-T_{1})} \más de 600}}

Donde:
M es la masa de agua en kg
C es el calor específico del agua en J/kgK
T ₁ es la temperatura del agua al inicio de cada intervalo en K
T ₂ es la temperatura del agua al final de cada intervalo en K

Este cambio de temperatura se detecta en intervalos de 10 minutos, por lo que la ecuación anterior se divide por 600 s.

Referencias

Datos de la página

Autores	Rohanm
Licencia	CC-BY-SA-4.0
Idioma	Inglés (es)
Traducciones	turco , coreano
Relacionado	2 subpáginas , 6 páginas enlace aquí
Impacto	275 páginas vistas
Creado	agosto 4, 2022 por Pedro Kracht
Modificado	junio 23, 2023 por Irene Delgado
Citar como	Rohanm (2022-2023). «Análisis de eficiencia de una cocina solar» . Apropedia . Consultado el 7 de mayo de 2024 .
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