Análise qualitativa da condução axial em sistemas de acumulação de energia térmica sensível com comportamento periódico

• Autor(a) principal: Becker, Vítor Valentim
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/127942
• topic: Engenharia mecânica; Sensible thermal energy storage systems; Lumped capacitance model; Axial conduction on storage systems; Energy storage systems with periodic behavior

Os sistemas de acumulação de energia podem ser classificados da seguinte maneira: sistemas de acumulação de calor sensível, calor latente ou químico. Neste trabalho, o objeto de estudo é um sistema de acumulação de calor sensível, com comportamento periódico, que utiliza um meio sólido para acumulação de energia térmica, sem que haja troca de fase. Nesse tipo de sistema, as propriedades térmicas e geométricas do meio são de grande importância. Problemas dessa natureza costumam ser avaliados via Modelo da Capacitância Global, MCG, o qual oferece um tratamento simplificado da condução transiente, desprezando-se gradientes de temperatura no interior do sólido. Visando avaliar qualitativamente os efeitos axiais da transferência de calor, mais precisamente se os mesmos podem ser desconsiderados, compara-se os resultados obtidos pelo MCG com os resultados gerados pelo software comercial COMSOL®, avaliando-se quatro materiais distintos. A literatura especializada dita que os parâmetros-chave na avaliação desse tipo de sistema são energia trocada pelo sólido acumulador e a temperatura do fluido de saída. Para a energia trocada, o desvio relativo não ultrapassou 1,5% para todos os materiais testados. No caso da temperatura, o desvio absoluto tem valores inferiores a 2K para o granito e inferiores a 1K para os demais materiais. Os valores dos desvios entre os resultados obtidos por métodos diferentes evidenciam a concordância entre os mesmos. Esta avaliação contribui para reforçar a aplicação deste modelo simples, MCG, para casos envolvendo esse tipo de acumulador. Além disso, a utilização de modelos simplificados elimina a necessidade de se calcular os gradientes de temperatura ao longo do sólido, mantendo os parâmetros físicos importantes para a resolução do problema, diminuindo a necessidade de recursos computacionais significativos.