Análisis de exergía en estado permanente de un destilador solar simple

• J.C. Torchia-Núñez ^[1] ; M.A. Porta-Gándara ^[2] ; J.G. Cervantes-de Gortari ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional Autónoma de México

     Universidad Nacional Autónoma de México

     México

     
  2. [2] Centro de Investigaciones Biológicas

     Centro de Investigaciones Biológicas

     Madrid, España

     
• Localización: Ingeniería, investigación y tecnología, ISSN 1405-7743, ISSN-e 2594-0732, Vol. 11, Nº. 1, 2010
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Steady-State Exergy Analysis of a Simple Solar Still
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  • español

    En este trabajo se presenta un análisis teórico de exergía de un destilador solar simple en estado permanente. Mediante un balance de energía sobre los tres componentes principales de un destilador solar -colector, salmuera y cubierta de vidrio- para un conjunto de valores de parámetros -irradiancia solar, temperatura ambiente y espesor de aislamiento-, se obtienen las temperaturas de los componentes para distintas condiciones. Con estas temperaturas se pueden encontrar los flujos de exergía y eficiencias de segunda ley en un destilador solar. Los resultados muestran que la irradiancia solar es el parámetro más influyente en los procesos de transporte dentro del destilador, seguido por el espesor del aislamiento térmico. Para una irradiancia solar de 1,000 W/m², el colector cede 13% del total de exergía que llega al agua salada. El agua salada utiliza más del 6% de este total para la evaporación. Las irreversibilidades alcanzan 86% de la exergía total. La relación energía/exergía muestra que el componente más eficiente en el destilador solar es la masa de agua salada con más de 90% para cualquier valor de los parámetros estudiados mientras que el colector alcanza el 23% para un valor de 1,000 W/m² de irradiancia solar. El destilador solar es un dispositivo que aprovecha el calentamiento de un colector con alta eficiencia y la discusión sobre su uso, como todos los sistemas solares, no debe ser por sus limitaciones termodinámicas.

  • English

    This paper presents a steady-state, theoretical exergy analysis of a solar still, focused on the exergy flows in the components of the still: collector plate, brine and glass cover. The analytical approach states an energy balance for each component resulting in three coupled equations where three parameters -solar irradiance, ambient temperature and insulation thickness- are studied. The energy balances are solved to find temperatures of each component; these temperatures are used to compute energy and exergy flows. Results in the steady-state regime show that the collector transports 13% of incident radiation exergy to the heat the brine, while in the brine the evaporation exergy accounts for the 6% of total exergy. Exergy/energy ratio shows that the most efficient component is the brine reaching more than 90% for almost any value of the parameters under study, while the collector has a 23% exergy/energy ratio for a 1,000 W/m² solar energy input. The solar still is a device that uses efficiently the heating of a collector and the general discussion about its promotion should not, as it must be with almost every other solar device, be about thermodynamic limitations.