Abstract
Os materiais de mudança de fase podem ser utilizados em sistemas de armazenamento térmico de diferentes áreas da indústria, desta forma, a sua utilização nos sistemas de armazenamento de energia térmica apresenta-se como uma alternativa interessante para a otimização de uma grande gama de processos industriais. Levando em conta o aspecto inovador da utilização dos materiais de mudança de fase para armazenar/liberar energia na forma de calor latente, objetivou-se neste estudo, analisar numericamente o processo de fusão do eritritol contido em uma cavidade retangular, isto levando em conta a influência de variáveis geométricas, bem como, a temperatura a qual o sistema está submetido. O software comercial ANSYS FLUENT-14, foi utilizado para a execução de todas as simulações numéricas, em regime transiente, necessárias para a resolução do problema apresentado. Diferentes critérios de convergência foram adotados em todas as simulações realizadas. Dois tipos de validação numérica foram aqui realizadas, sendo estas: validação qualitativa e validação quantitativa. Resultados obtidos demonstram que a altura da cavidade não influencia de forma significativamente o tempo de derretimento do material utilizado, contudo, uma grande influência da temperatura da parede de aquecimento foi encontrada no tempo necessário para a completa fusão do material.
Highlights
The phase change materials can be used in thermal storage systems in different fields of industry, its use in the thermal energy storage system is presented as an interesting alternative for optimizing a wide range of industrial processes
Apesar da vasta pesquisa realizada, apenas três referências que mencionavam as propriedades físicas do eritritol foram encontradas, tais referências sendo os trabalhos de Agyenim et al [2], Hesaraki [3] e Sillik e Gregson [4]
As equações (1-6) foram resolvidas para cada elemento do domínio computacional, sendo que foi utilizado o esquema PRESTO para a equação da correção da pressão, PISO para o acoplamento da pressão-velocidade e Second Order Upwind para a solução das equações do momento e da energia
Summary
A utilização dos sistemas de armazenamento de energia térmica apresenta-se como uma alternativa interessante para a otimização de uma grande gama de processos, isto ocorrendo em diversas áreas industriais, tais como, as indústrias petroquímicas e de alimentos. Tais sistemas estão sendo lentamente substituídos por sistemas de armazenamento inovadores, estes utilizando os materiais de mudança de fase (PCMs) para absorver/liberar energia na forma de calor latente. Tal utilização ocorre devido a inúmeros fatores, tais como: elevada entalpia de fusão, variada temperatura de mudança de fase, inércia química e baixo custo financeiro se comparado ao das não-parafinas (Rathod e Banerjee [1]). Tais materiais não podem ser utilizados em sistemas submetidos a elevadas temperaturas (acima de 100 °C), isto devido a estes materiais possuírem um ponto de fusão relativamente baixo, o mais elevado sendo próximo aos 96 °C. Os sistemas de armazenamento de energia térmica submetidos a altas temperaturas não utilizam as parafinas como materiais de mudança de fase, mas sim as não-parafinas e os sais hidratados. Objetivouse neste estudo, analisar numericamente o processo de fusão do eritritol contido em uma cavidade retangular bidimensional, isto com vistas ao desenvolvimento e otimização de tais sistemas
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