Projete um secador solar passivo para uma pequena produção agroecológica que deve evaporar m_água = 10,0 kg de…

Questão

Projete um secador solar passivo para uma pequena produção agroecológica que deve evaporar m_água = 10,0 kg de água em t = 8,0 h. Considere irradiância média G = 600 W·m^-2, eficiência do coletor e do sistema ? = 0,45 e calor latente de vaporização L_v = 2,26×10^6 J·kg^-1. Explique equações usadas, calcule a área do coletor necessária e discuta medidas para aumentar eficiência e viabilidade local.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo energético: energia necessária para evaporar m_água é Q = m_água·L_v = 10,0·(2,26×10^6) = 2,26×10^7 J. Energia aproveitável por metro quadrado em t é E_m = ?·G·t = 0,45·600·(8,0·3600) s = 0,45·600·28800 = 7,776×10^6 J·m^-2. Área mínima A = Q/E_m = 2,26×10^7 / 7,776×10^6 ˜ 2,90 m². Equações: Q = m·L_v (J), E_m = ?·G·t (J·m^-2), A = Q/(?·G·t) (m²). Medidas para aumentar eficiência: aumentar ? (superfícies seletivas, isolamento, fluxo de ar controlado), reduzir perdas convectivas (vedação e túnel de ar), aumentar tempo de insolação (tanques térmicos ou PCM), pré-aquecimento do ar por coletores adicionais; considerar design modular para variabilidade climática local, ventilação forçada com pequena energia elétrica (painel PV) e materiais locais de baixo custo. Justificativa de viabilidade: A área calculada (~2,9 m²) é compacta para uma unidade familiar; no entanto, perdas reais e necessidade de energia adicional para secagem uniforme recomendam projeto experimental com sensoriamento de temperatura e umidade para ajustar tempo e fluxo de ar.

Explicação

A explicação apresenta um raciocínio claro sobre a energia necessária para evaporar a água, utilizando as equações adequadas para calcular a área do coletor solar. Além disso, discute medidas práticas para aumentar a eficiência do sistema, considerando fatores como isolamento e design modular. A justificativa de viabilidade reforça a aplicabilidade do projeto em uma unidade familiar, considerando as condições reais de operação.

Raio-X da questão

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