Efficiency analysis of a solar cooker/es

A continuación se presenta un análisis de la 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 dispositivo.

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

Entrada de energía = Producción de energía + Pérdidas de energía

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

mii = Iel × Asdo

Dónde:

• E _i es la entrada de energía en W
• I _t = energía solar total incidente sobre el plano del aire solar que se calienta en W/m ²
• A _sc es el área de superficie de la cocina solar en ^m2

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

mio=metrowdopagw(TwF−Twi)el

Dónde:

• 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 ^m2
• T _wi es la temperatura inicial del 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=miomii=[metrowdopagw(TwF−Twi)]/elIel×Asdo

Basado en la 2da ley de la termodinámica ^{[ 2 ]}

Entrada de exergía=Salida de exergía+Irreversibilidad

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

Oi=Ib[1−(To/Ts)(4/3)]

Dónde:

• Entrada de exergía en W/ ^m2
• c _pw = calor específico del agua en J/kgK
• T _o es la temperatura exterior en K
• T _s es la temperatura superficial del sol en K

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

Pi=Salida de exergíaEntrada de exergía=Oo˙Oi˙=metrowdopagw[(TwF−Twi]−Toen⁡(TwF/Twi)]/elIb[1−(To/Ts)(4/3)]Asdo

Dónde:

• A _sc es el área incidente de la cocina solar.

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

Poder de cocción

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

PAG=METROdo(T2−T1)600

Dónde:

• 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