Estudo da cristalização e comportamento térmico de parafinas como materiais de mudança de fase.

• Autor(a) principal: Costa, Adriano Bonangelo
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-14052020-144741/
• topic: Conductivity; Condutividade; Cristalização; Crystallization; Materiais de mudança de fase; Paraffins; Parafina; Phase change materials; Thermal exchange; Troca térmica

Materiais de mudança de fase têm como função armazenar calor latente. As parafinas são materiais de mudança de fase comumente utilizados. Algo ainda não estudado com relação às parafinas é como a cristalização influencia a condutividade do material. Tendo em vista que a relação entre fenômenos de cristalização e a condutividade térmica do MMF ainda não foi estudada, ela foi objeto do presente estudo. Para isso, cinco parafinas de grau comercial, sendo três produzidas para uso como MMFs e duas para uso geral (como em velas), foram caracterizadas por análise GC/MS e DSC. A condutividade térmica de duas parafinas cristalizadas sob supersaturações diferentes foi determinada experimentalmente. O material cristalizado rapidamente possui condutividade média de 0,253 W.m-1.K-1 e o bloco cristalizado lentamente, 0,215 W.m-1.K-1. Um modelo matemático foi desenvolvido para prever a evolução temporal da espessura da camada de MMF em configuração de dedo frio. O modelo foi ajustado a experimentos, utilizando-se determinações experimentais detalhadas das propriedades físicas relevantes, utilizando-se como único parâmetro do modelo a condutividade da camada parafínica. Os valores ajustados da condutividade térmica para temperaturas de fluido de resfriamento e de aquecimento, respectivamente, 20 e 60 °C, 20 e 55 °C, 10 e 60 °C e 10 e 55 °C, foram respectivamente, 0,233, 0,235, 0,313 e 0,305 W.m-1.K-1. Os valores dos coeficientes de determinação para a espessura calculada em função da espessura medida foram todos acima de 0,99. Comparando-se as simulações 20-60 e 20-55, houve um aumento de 25,56% na condutividade da camada parafínica e comparando- se as simulações 10-60 e 10-55, houve um aumento de 22,95% na condutividade da camada. Como demonstram determinações experimentais diretas da condutividade e determinações com auxílio de modelo matemático em dedo frio, a condutividade térmica da parafina aumenta com a taxa de cristalização. As camadas cristalinas são compostas por diferentes fases sólidas (fato confirmado pela plasticidade da camada ainda aquecida), mas essas fases não influenciam significativamente a condutividade média das camadas.