Las cocinas solares no son una idea nueva. Ya en el siglo XIX, los diseñadores reconocieron el potencial de la energía solar para proporcionar calor para cocinar y otros fines y diseñaron herramientas adecuadas para aprovecharla. [1] Es probable que la energía solar se utilizara para cocinar mucho antes.
Las cocinas solares tienen muchos beneficios potenciales, tanto para el usuario como para el medio ambiente. Una ventaja que se cita con frecuencia es que reducen la dependencia de los usuarios de fuentes de combustible para cocinar. Esta reducción tiene un beneficio económico para el usuario al reducir su gasto en combustible y también un beneficio ambiental al reducir la deforestación (en regiones donde se utiliza madera como combustible para cocinar) y la liberación de productos de combustión a la atmósfera. Dado que gran parte de la cocina a base de madera se realiza en interiores con poca ventilación, la cocina solar también tiene el potencial de reducir la inhalación de humo y los problemas de salud relacionados.
Gracias a su larga trayectoria y a sus numerosos entusiastas defensores, la cocina solar ya cuenta con una gran cantidad de información de diseño. Este proyecto pretendía complementar los diseños existentes centrándose en un parámetro muy específico: el ángulo de la ventana de la cocina.
Las cocinas solares se utilizan ampliamente. Consulte Cocinas solares tipo cajón para obtener más información.
Contenido
- 1 Cuestiones culturales
- 2 Diseños de cocinas solares
- 3 Diseños existentes
- 4 Motivación del proyecto
- 5 Objetivo del proyecto
- 6 Teoría de modelos
- 7 Análisis termodinámico
- 8 Elevación del sol
- 9 Reflexión de Fresnel
- 10 Software de simulación
- 11 Descripción general y limitaciones
- 12 Archivo de entrada
- 13 Producción
- 14 Discusión y resultados
- 15 Trabajo futuro
- 16 Conclusiones
- 17 Referencias
- 18 Proyectos relacionados
Cuestiones culturales
Como siempre ocurre con la tecnología apropiada, es sumamente importante prestar mucha atención a las cuestiones culturales. Varios autores han comentado cuestiones culturales relacionadas con la transferencia de tecnología de cocinas solares. Ramon Coyle [2] comienza su artículo analizando un tema que a menudo se pasa por alto en los debates sobre cuestiones culturales relacionadas con la transferencia de tecnología: la cultura de los propios promotores occidentales. Ramon observa que, especialmente en los Estados Unidos, la cultura dominante fomenta un gran optimismo y una visión estrecha del mundo y no valora la humildad y la paciencia. Según Ramon, el optimismo "puede tentar a los promotores de cocinas solares con sede en los Estados Unidos a lanzar grandes proyectos con plazos cortos y con muy poca investigación, planificación y recursos".
Por supuesto, la apreciación cultural local también es importante. Bergler et al. proporcionan las perspectivas anecdóticas de tres familias como un medio para examinar la adopción de cocinas solares. [3] Una de las familias vive en la India rural y cocina en una estufa al aire libre que quema leña, estiércol o paja dos veces al día: una a las 11 am y otra a las 5 pm. Otra familia vive cerca de una zona urbana de Guatemala y tiene acceso a una estufa mejorada de un amigo que puede quemar casi cualquier cosa y está ubicada en el interior. Toman su comida del mediodía a la 1 pm y su cena, que contiene mucha comida frita, a las 6 pm. Estas historias tienen como objetivo ilustrar algunas posibles diferencias en la situación que podrían tener una influencia en la adopción de cocinas solares. La familia que cocina en el interior tiene más probabilidades de notar los beneficios de la cocina solar en términos de calidad del aire que la familia que cocina al aire libre. La familia que consume alimentos fritos por la noche podría tener problemas con una cocina solar de caja que no alcanza temperaturas lo suficientemente altas para freír. Los momentos específicos del día en que las familias cocinan tienen una implicación en la selección de la cocina.
Diseños de cocinas solares
Los diseños de cocinas solares se pueden agrupar en tres categorías generales: [4]
- Cocinas de caja
- Cocinas de concentración curvas
- Cocinas de panel
Las cocinas de caja utilizan el efecto invernadero para crear un recinto de alta temperatura. [5] Las cocinas de caja no dependen de altos grados de concentración, pero requieren un buen aislamiento para mantener temperaturas elevadas en un volumen relativamente grande. Las cocinas de concentración curva utilizan una superficie reflectante, a menudo parabólica, para recoger la luz y concentrarla en un área pequeña. Las cocinas basadas en concentradores suelen ser capaces de alcanzar temperaturas mucho más altas que las cocinas de caja, aunque en un área más pequeña. Las cocinas de panel emplean elementos de los otros dos tipos, a menudo con paneles plegables y vidrio o plástico para crear un efecto invernadero.
Diseños existentes
Hay una gran cantidad de diseños de cocinas solares disponibles gratuitamente en Internet. Algunos de ellos se pueden encontrar en Appropedia. La Wiki de cocina solar, administrada por Solar Cookers International, es otro repositorio.
En Appropedia
- Un diseño integral para una cocina parabólica con un aparejo para ayudar a enfocar.
- Un diseño parabólico que utiliza componentes de latas como reflectores
- Un diseño interesante para una cocina concentradora parabólica que utiliza láminas de aluminio remachadas a una antena parabólica.
- Una revisión de la cocina solar que se vincula con varios diseños externos
Otros diseños gratuitos
- CooKit , diseñado por Solar Cookers International, es una cocina de panel que se ha vuelto popular
- Matt West ha construido cocinas solares utilizando, entre otras cosas, una vieja barbacoa y un congelador.
En vista de la disponibilidad de estos diseños, el objetivo del proyecto no fue proporcionar otro diseño viable de cocina solar, sino más bien estudiar un aspecto particular del diseño de cocina solar para determinar si había un diseño más óptimo disponible.
Motivación del proyecto
Una tendencia común en muchos debates sobre la idoneidad cultural de la cocina solar es que los horarios en los que la gente cocina sus alimentos varían considerablemente de un lugar a otro. Ciertamente, no es el caso de que la mayoría de las familias cocinen su comida principal del día al mediodía, o cuando el sol está más cerca del cenit en la latitud en cuestión. Es probable que exista un ángulo de ventana óptimo para una cocina solar que le permita alcanzar la temperatura máxima en un momento determinado durante el día.
Lo ideal sería que una cocina solar tuviera un ángulo de ventana variable, pero no sería fácil implementarlo y generaría otro modo de falla en la cocina solar. Por lo tanto, se ha asumido que la mayoría de las cocinas solares tienen un ángulo de ventana fijo. Esta suposición lleva, por ejemplo, a una disyuntiva entre ángulos óptimos en un momento de cocción en comparación con otro, o en una latitud en comparación con otra.
Objetivo del proyecto
Teniendo en cuenta todo lo anterior, el objetivo del proyecto fue determinar si se podía encontrar un ángulo de ventana óptimo que permitiera cocinar por la mañana y por la tarde en una banda de latitud lo más amplia posible. Para lograr este objetivo, se diseñó un sistema de simulación en Java que permitiera predecir las temperaturas de cocción en diferentes condiciones.
Teoría de modelos
Análisis termodinámico
La cocina solar se modeló mediante un análisis termodinámico unidimensional que tuvo en cuenta la conducción y la convección. Los métodos utilizados para modelar ambos efectos se analizan en detalle a continuación.
Convección
El problema general de la convección es comprender cómo se transfiere el calor entre un fluido (generalmente) en movimiento y otro cuerpo. La tasa de transferencia de calor es proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos cuerpos en cuestión, así como a una proporcionalidad h, conocida como coeficiente de convección . [6]
- q=yo¯As(yos−yo∞){\displaystyle q={\bar {h}}A_{s}(T_{s}-T_{\infty })}
El aire que fluye sobre una placa plana forma una capa límite que se vuelve más gruesa con la distancia aguas abajo del borde de la placa. [7] El fluido en el límite fluye a una velocidad reducida en relación con la placa en comparación con la corriente libre. Además, existen gradientes de temperatura en la capa límite, lo que permite la aparición de una temperatura de estado estable T s en la superficie de la placa y una temperatura de estado estable diferenteyo∞{\displaystyle T_{\infty}}
- yo=−aF∂yo/∂y|y=0yos−yo∞{\displaystyle h={\frac {-k_{f}\parcial {T}/\parcial {y}|_{y=0}}{T_{s}-T_{\infty }}}}
Dado que el gradiente de temperatura varía considerablemente con la posición a lo largo de la placa, se debe calcular un valor promedio para calcular la tasa total de flujo de calor. En combinación con una serie de relaciones adimensionales, lo anterior permite calcular la dependencia del coeficiente de convección medio de las propiedades del flujo. Incropera et al. [6] determinaron que el coeficiente de convección se podía calcular de la siguiente manera:
- yo¯yo=0,664ayoRmiincógnita1/2PAGa1/3{\displaystyle {\bar {h}}_{L}=0,664{\frac {k}{L}}Re_{x}^{1/2}Pr^{1/3}}
Método de resistencia térmica
Partiendo de la suposición simplificada de que todos los procesos de conducción y convección son unidimensionales, es posible aplicar una analogía con los circuitos eléctricos para calcular la temperatura en estado estacionario en la cocina. En la analogía, el flujo de calor corresponde a la corriente eléctrica, la temperatura corresponde al potencial eléctrico y la resistencia térmica corresponde a la resistencia eléctrica. La resistencia térmica de un elemento depende del tipo de proceso de transferencia de calor (conductivo, convectivo, radiativo) y de factores geométricos. A continuación se indican las resistencias térmicas para conducción y convección. [6]
- Rdoonorted=yoaA{\displaystyle R_{cond}={\frac {L}{kA}}}
- Rdoonorteen=1yoA{\displaystyle R_{conv}={\frac {1}{hA}}}
El circuito describe tres caminos paralelos entre el interior de la cocina (que se supone que está a temperatura de equilibrio térmico T b ) y el exterior (que se supone que está a temperatura de equilibrioyo∞{\displaystyle T_{\infty}}
La resistencia total de la red se da a continuación en términos de las resistencias de las rutas A, B y C, y la temperatura de la cocina se da en términos de la resistencia total, q rad y la temperatura exterior.
- Ryo=ABdoAB+Ado+Bdo{\displaystyle R_{T}={\frac {ABC}{AB+AC+BC}}}
- yob=qaadRyo+yo∞{\displaystyle T_{b}=q_{rad}R_{T}+T_{\infty}}
Se reconoce que el análisis mencionado anteriormente presenta una visión simplificada de la transferencia de calor que ocurre en el sistema. El supuesto de transferencia de calor unidimensional, aunque probablemente sea válido en el centro de cada superficie, no es válido en el punto de intersección de las superficies. Además, las complejidades en la geometría del dispositivo dificultan la aplicación incluso de este modelo simplificado. En realidad, las características de transferencia de calor dependerían de la orientación de la cocina con respecto a la dirección media del flujo. Sin embargo, esta característica se consideró poco importante y se tomó un promedio para eliminar la dependencia de la orientación de la cocina. A pesar de sus inconvenientes, este modelo aún permite una estimación de las temperaturas alcanzadas en la cocina en diferentes condiciones.
Radiación
Al diseñar el modelo, se ignoraron en gran medida los efectos de la radiación, ya que se supuso que los efectos serían insignificantes para las temperaturas alcanzadas por la cocina solar. Sin embargo, esto puede no ser así.
Los efectos de la radiación se pueden atribuir a la ley de Stefan-Boltzmann que se indica a continuación. La ley de Stefan-Boltzmann relaciona la potencia total irradiada por una superficie con su temperatura. La potencia radiativa también está relacionada con la emisividad del material (el grado en que se desvía de un cuerpo negro ideal) y con el área de superficie del material. Las emisividades de los materiales de construcción comunes (ladrillo, madera, vidrio, etc.) varían de aproximadamente 0,8 a 0,94. [8]
- PAG=Aoσyo4,{\displaystyle \,P=A\epsilon \sigma T^{4}\,,}
- σ=5.670400×10−8Yos−1metro−2K−4,{\displaystyle \,\sigma = 5,670400\times 10^{-8}Js^{-1}m^{-2}K^{-4}\,,}
Dada una temperatura superficial exterior de 80 °C y una emisividad de 1, la radiación de la superficie ascendería a 880 W/m 2 , una cantidad considerable en relación con la constante solar de 1000 W/m 2 . La emisividad debería haberse tenido en cuenta en el modelo.
Elevación del sol
La posición del sol en el cielo se puede especificar mediante dos ángulos: el ángulo de acimut, que especifica la dirección de la normal al plano del horizonte que interseca al sol (esto es equivalente a la dirección de la brújula hacia el sol) y el ángulo de elevación, que especifica el ángulo que forman los rayos del sol con el plano del horizonte. Dado que se suponía que las cocinas eran lo suficientemente maniobrables como para rotarlas a medida que variaba el ángulo de acimut, el ángulo de elevación se trató como el único parámetro solar de interés. El ángulo de elevación solarθs{\displaystyle \theta _ {\mathrm {s} }}
- pecadoθs=porqueyoporquedelporqueϕ+pecadodelpecadoϕ{\displaystyle \,\sin \theta _{\mathrm {s} }=\cos h\cos \delta \cos \phi +\sin \delta \sin \phi \,}
dónde
- θs{\displaystyle \,\theta _ {\mathrm {s} }}
es el ángulo de elevación
- yo{\estilo de visualización \,h}
es el ángulo horario, en la hora local
- del{\estilo de visualización \,\delta }
es la declinación actual del sol (ángulo entre el plano ecuatorial y los rayos del sol)
- ϕ{\estilo de visualización \,\phi }
es la latitud local
El ángulo de declinación se calcula fácilmente a partir de la fecha del calendario:
- pecadodel=pecado(23.45∘)pecado[360365(d−81)]{\displaystyle \,\sin \delta =\sin(23.45^{\circ })\sin \left[{\frac {360}{365}}(d-81)\right]\,}
![{\displaystyle \,\sin \delta =\sin(23.45^{\circ })\sin \left[{\frac {360}{365}}(d-81)\right]\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5cebf5c3d8cdb1745bea5f07a35fbf75d35d7c06)
dónde
- d{\estilo de visualización \,d}
es el dia del año
- 23.45∘{\displaystyle \,23.45^{\circ }}
es el ángulo de inclinación del eje de la Tierra
El ángulo horario también se puede calcular a partir de la hora del día mediante una fórmula bastante sencilla. Consulta este artículo sobre el ángulo horario para obtener más información.
Reflexión de Fresnel
El efecto de los rayos del sol que inciden sobre la cocina solar desde distintos ángulos es extremadamente importante para este ejercicio de modelado. El comportamiento reflectante de estos rayos se modeló utilizando las ecuaciones de Fresnel que se muestran a continuación. [10]
- Rs=[norte1porqueθi−norte21−(norte1norte2pecadoθi)2norte1porqueθi+norte21−(norte1norte2pecadoθi)2]2{\displaystyle R_{s}=[{\frac {n_{1}\cos \theta _{i}-n_{2}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}}{n_{1}\cos \theta _{i}+n_{2}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}}}\right]^{2}}
- Rpag=[norte11−(norte1norte2pecadoθi)2−norte2porqueθinorte11−(norte1norte2pecadoθi)2+norte2porqueθi]2{\displaystyle R_{p}=\left[{\frac {n_{1}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}-n_{2}\cos \theta _{i}}{n_{1}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}+n_{2}\cos \theta _{i}}}\right]^{2}}
- R=(Rs+Rpag)2{\displaystyle R={\frac {\left(R_{s}+R_{p}\right)}{2}}}
![{\displaystyle R_{s}=[{\frac {n_{1}\cos \theta _{i}-n_{2}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}}{n_{1}\cos \theta _{i}+n_{2}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}}}\right]^{2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d35b873f78b8fa55d59cb4068548c8210d3a9edb)
![{\displaystyle R_{p}=\left[{\frac {n_{1}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}-n_{2}\cos \theta _{i}}{n_{1}{\sqrt {1-\left({\frac {n_{1}}{n_{2}}}\sin \theta _{i}\right)^{2}}}+n_{2}\cos \theta _{i}}}\right]^{2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2201a0fe047132c1990e72e10e927edab5edd205)
Las ecuaciones anteriores dan coeficientes de reflexión para la luz que cruza un límite entre dos medios. R s da el coeficiente para la luz polarizada perpendicularmente a la interfaz y R p da el coeficiente para la luz polarizada paralelamente a la interfaz. R da el coeficiente para la luz no polarizada, donde n 1 y n 2 son los índices de refracción del primer y segundo medio, respectivamente yθi{\displaystyle \theta {}_{i}}
Para resolver los dos límites (aire-vidrio y vidrio-aire), simplemente se aplicaron dos veces las ecuaciones de Fresnel. El ángulo de refracción en la primera interfaz se calculó a partir de la ley de Snell y este ángulo se tuvo en cuenta al calcular R en la segunda interfaz. No se tuvieron en cuenta las reflexiones de segundo orden al calcular la intensidad transmitida, que se obtuvo mediante la ecuación siguiente.
Software de simulación
El software de simulación se escribió en Java. A continuación se proporcionan enlaces a los archivos del simulador:
Descripción general y limitaciones
Existen muchos parámetros asociados con el modelo de cocina solar. Sin embargo, el modelo tenía como objetivo demostrar la relación entre cinco variables críticas asociadas con la temperatura de la cocina:
- Latitud
- Hora del día
- Día del año
- Angulo de la ventana
- Temperatura de la olla
Cuatro de estas variables son independientes, por lo que la temperatura alcanzada por la cocina se puede determinar especificando la latitud, la hora del día, el día del año y el ángulo de la ventana. Para producir una herramienta útil, el software fue diseñado para producir gráficos tridimensionales con el ángulo de la ventana en el eje x, la latitud, el día del año o el ángulo de la ventana en el eje y y la temperatura de la cocina en el eje z.
Cabe señalar desde el principio que las predicciones cuantitativas realizadas por el modelo no son precisas. Inicialmente, los diversos parámetros asociados con la transferencia de calor en el sistema se seleccionaron de la forma más razonable posible (la mayoría de estas suposiciones son visibles en el archivo de entrada). Sin embargo, en función de estos valores, el modelo generó valores extremadamente grandes para la temperatura de la cocina. Por lo tanto, se ajustó un solo parámetro para escalar los resultados a un rango más razonable. El parámetro así ajustado fue la eficiencia óptica, la fracción de luz que ingresa a la caja (que ya había sido parcialmente reflejada/absorbida por el vidrio) que es reemitida por las paredes de la caja como radiación infrarroja y queda atrapada dentro de la caja. Kumar ha descubierto que la eficiencia óptica de una cocina solar de caja es aproximadamente del 69%. [11] Para escalar los resultados para la irradiancia total (1000 W/m2 incidente ) a una temperatura de 100 °C, en este modelo la eficiencia se estableció en el 2%.
Archivo de entrada
El archivo de entrada permite al usuario especificar los parámetros y las variables de interés para el modelo. El modo selecciona el tipo de gráfico que se generará:
- Modo 1: Ángulo de la ventana en el eje x (grados), Hora del día en el eje y (horas), Temperatura de la cocina en el eje z (°C)
- Modo 2: Ángulo de la ventana en el eje x (grados), latitud en el eje y (grados), temperatura de la cocina en el eje z (°C)
- Modo 3: Ángulo de ventana en el eje x (grados), Día del año en el eje y (días), Temperatura de la cocina en el eje z (°C)
Evidentemente, el archivo de entrada permite al usuario sobreespecificar el modelo. Por ejemplo, en todos los modos, el ángulo de la ventana varía de 0° a 60° para generar un gráfico. Por lo tanto, especificar un ángulo de ventana no tiene efecto en las predicciones. Otro ejemplo: especificar la hora del día no tiene efecto en el modo 1, pero sí en los modos 2 y 3. La variable dTGMT representa la diferencia con respecto a la hora universal y se utiliza para calcular el ángulo del sol para diferentes horas del día, medido en una zona horaria particular. El valor de dTGMT para el área de Kingston es -5.
Producción
El programa genera tres archivos: xout.txt, yout.txt y out.txt. Cada archivo contiene una matriz mxn. out(i,j) representa una temperatura particular de la olla, correspondiente a la posición (xout(i,j), yout(i,j)). Los gráficos coloreados de esta sección se crearon al representar gráficamente estos datos con el comando pcolor de Matlab [pcolor(xout,yout,out)], pero los datos se podrían visualizar igualmente bien con un paquete de software de código abierto.
Discusión y resultados
El gráfico de la derecha muestra la temperatura de la cocina para distintos ángulos de ventana en distintos momentos del día en Dakar, Senegal. Los resultados están en línea con las expectativas intuitivas: los ángulos de ventana más bajos conducen a una temperatura de cocina más alta hacia el mediodía y los ángulos más altos conducen a temperaturas de cocción más altas por la mañana y por la tarde. Es interesante observar que es posible lograr una temperatura tan alta a las 10:30 de la mañana como a la 1 de la tarde, simplemente se requiere un ángulo de ventana diferente.
Los gráficos que se muestran a continuación se inspiraron en el estudio de caso de Bergler et al. sobre usuarios de cocinas solares en diferentes lugares del mundo. Los dos primeros gráficos representan las temperaturas que pueden alcanzar las cocinas en Quetzaltenango, Guatemala, a la 1:00 p. m. y a las 6:00 p. m. en diferentes días del año. Estas horas corresponden a las horas preferidas para cocinar declaradas por los residentes que participaron en el estudio. A la 1:00 p. m., está claro que un ángulo de ventana óptimo sería de unos 21°. Esto garantizaría temperaturas superiores a los 90 °C en la cocina durante todo el año. Sin embargo, un ángulo de 21° a las 6:00 p. m. es mucho menos ideal y daría como resultado una temperatura máxima de solo 60 °C. Elegir un equilibrio aceptable entre estos dos ángulos sería difícil debido a las bajas temperaturas resultantes, y es probable que en esta región se deba utilizar un reflector para aumentar la temperatura de la cocina.
La situación en Kizhmeni, un pueblo de Tamil Nadu (India), es algo más propicia para la elección de cocinas solares. Las dos parcelas muestran las mismas formas básicas que las de Quetzaltenango, pero parece que un ángulo de ventana de aproximadamente 35° daría como resultado temperaturas no inferiores a 90 °C a las 11 de la mañana y temperaturas de alrededor de 80 °C durante la mayor parte del año a las 5 de la tarde.
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The plot to the right was created to motivate a possible use for this model: optimizing for window angle across multiple latitudes. As is clear from the plot, an angle of 35 ° which we had selected for Kizhmeni (Southern latitudes in figure at right) ensures that temperatures do not drop below 80 °C when used across the subcontinent. This conclusion needs verifications at other locations and at other days of the year, but suggests that single window angles could be employed across relatively large latitude regions with good results.
Future Work
As has been stated, this model is not an accurate representation of a solar simulator. Temperatures predicted by the model are much too high to reflect physical conditions without artificially adjusting the optical efficiency. As was also mentioned, the model is notably lacking in its neglect to treat radiative losses from the cooker. This shortcoming needs to be addressed. Additionally, the model needs to be compared with several different box cooker designs operating under different conditions in order to make more reliable predictions, ideally employing.
According to the model, the design space is specified by 5 variables: Latitude, Time of day, Window angle, Cooker temperature, and Day of the year. A comprehensive implementation of the model would allow the user to specify design constraints in terms of any of the variables and assess the impact of these constraints on the other variables. It would also allow the user to optimize the window angle for these different design constraints.
In theory, this is not difficult to do. Practically, there are many challenges. There is a computational challenge in calculating the temperature at every point in time during the year with reasonable resolution, at every latitude, and with every possible window angle. There is a challenge in terms of how to display data with so many free variables in a useful way. A potential implementation might allow the user to specify a cutoff temperature (i.e. greater than 100°C), a time of day over which the cooker must be functioning, and a particular day of interest and then obtain a plot similar to the one below. Such a plot would be highly useful in making a design tradeoff between optimal power at a particular location and effectiveness over a large region.
Conclusions
A solar cooker simulation code was designed in order to predict cooker temperatures under various conditions with the aim of determining optimal window angles. The software successfully predicted trends in cooker temperatures, but absolute temperatures were not believable due to inadequacy of the thermodynamic model used. Results show that under certain conditions, a reasonable compromise can be made to find a window angle applicable to two desired cooking times. Specifically for the region of Tamil Nadu in India, the model suggests that a window angle of 35 ° would allow cooking at 11 am and at 5 pm with box temperatures not falling below 80 °C. The model also suggests that a single window angle may be applicable over a relatively large range of latitudes. The model needs refinement and validation against a physical box cooker. The model could also be enhanced to include the effects of reflectors.
References
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- ↑ Bergler, H. et al., 1999. Moving Ahead with Solar Cookers: Acceptance and Introduction to the Market, Eschborn, Germany: German Technical Cooperation.
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- ↑ Emissivity Coefficients of some common Materials. Available at: http://www.engineeringtoolbox.com/emissivity-coefficients-d_447.html [Accessed April 16, 2010].
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- ↑ Kumar, S., 2004. Estudio del rendimiento térmico de una cocina solar tipo caja a partir de curvas características de calentamiento. Conversión y gestión de energía, 45(1), 127-139.
