Estudo paramétrico de aquecimento em escoamentos laminares com recurso a materiais de mudança de fase

• Autor(a) principal: Pinho, Ana Beatriz Gomes de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/31224
• topic: Armazenamento de energia térmica; Material mudança de fase; Modelação numérica; ANSYS Fluent

O presente trabalho tem como objetivo a parametrização das propriedades de PCMs, num processo de aquecimento em regime laminar com recurso a um modelo numérico de armazenamento de energia. Para a elaboração deste trabalho foi realizada uma modelação analítica de um cilindro de PCM para obter uma pré-análise dos parâmetros que mais influenciam o comportamento do material de mudança de fase. Assim, foi possível adquirir uma previsão do comportamento do PCM e uma poupança de tempo na etapa posterior. O estudo paramétrico foi realizado com base na direção radial, no centro e na periferia do cilindro. De seguida, efetuou-se a modelação numérica de um tubo de PVC em contacto com o material de mudança de fase, onde circula água no interior do tubo. Este modelo foi simulado com recurso ao software ANSYS Fluent que utiliza o método da entalpia-porosidade para o processo de fusão/solidificação do PCM. De modo a proceder à validação do modelo, recorreu-se a um trabalho efetuado anteriormente, tendo como base a utilização de PCMs para aquecimento em regime laminar. Foram tidos em conta os valores residuais das simulações para verificar a convergência da solução. Após a validação realizou-se o estudo paramétrico dos vários efeitos, como o calor latente, a temperatura de mudança de fase, a condutividade térmica, a transferência de calor por convecção e o efeito da resistência térmica. Observou-se o efeito destas variáveis na temperatura de saída da água, energia libertada em função da distância, potência instantânea e a energia transferida. Finalmente concluiu-se que para maximizar a energia libertada pelo PCM deve-se alterar o material do tubo para um com boa condutividade térmica e aumentar o diâmetro interno. Para aumentar a temperatura de saída da água a melhor aplicação é a alteração do material do tubo para um com boa condutividade.