Autor |
Vieira, Matheus; |
Orientador |
Oliveski, Rejane de Césaro; |
Lattes do orientador |
http://lattes.cnpq.br/2395367769553765; |
Instituição |
Universidade do Vale do Rio dos Sinos; |
Título |
Análise numérica do processo de mudança de fase com PCM em tubos elípticos de trocadores de calor; |
Resumo |
Materiais de mudança de fase (PCM – Phase Change Materials), por possuírem alta
capacidade de armazenamento de energia em relação ao seu volume, possuem alto
potencial para uso em mecanismos de melhoria de eficiência energética. Seu
armazenamento de energia térmica ocorre através do calor latente durante o processo
de mudança de fase. Portanto, podem ser amplamente utilizados em trocadores de
calor, visto que a troca térmica que ocorre nesses sistemas permite o processo de
solidificação e/ou fusão de materiais a depender de sua temperatura. Neste trabalho
é realizado um estudo numérico do processo de fusão do PCM RT – 82 contido em
um trocador de calor de múltiplos tubos elípticos. Esta condição é analisada variando se as condições geométricas dos tubos, a excentricidade vertical dos tubos em
relação aos anéis de PCM e sua orientação. A análise é conduzida através de CFD
(fluidodinâmica computacional) através do software FLUENT. O problema
apresentado é bidimensional, verticalmente simétrico e transiente. O modelo
matemático compõe-se das equações de conservação de massa, de energia e de
quantidade de movimento. O modelo numérico é validado com resultados
experimentais e numéricos da literatura. São apresentados resultados de tempo total
de fusão, fração de líquido bem como os campos de fração de líquido e de velocidade.
Os resultados mostram que dentre as variações geométricas realizadas no estudo, o
fator que mais influencia na redução do tempo total de fusão do PCM é a
excentricidade dos tubos.; |
Abstract |
As Phase Change Materials (PCM) have a high energy storage capacity in relation to
their volume, they have a high potential for use in mechanisms to improve energy
efficiency. Their thermal energy storage occurs through latent heat during the phase
change process. Therefore, they can be widely used in heat exchangers, since the
thermal exchange that occurs in this process allows the solidification and/or fusion
process of materials depending on their temperature. In this essay, a numerical study
of the fusion process of the PCM RT - 82 contained in an elliptical multiple tube heat
exchanger is performed. This condition is analyzed by varying the geometric conditions
of the tubes, the vertical eccentricity of the tubes in relation to the PCM rings and their
orientation. The analysis is conducted by using CFD (Computational Fluid Dynamics)
on the FLUENT software. The problem presented is two-dimensional, vertically
symmetric and transient. The mathematical model is composed of the equations for
the conservation of mass, energy and momentum. The numerical model is validated
with experimental and numerical results from the literature. The results for total melting
time, liquid fraction as well as liquid fraction and velocity fields are presented. The
results show that among the geometric variations carried out in the study, the factor
that most influences the reduction of the total melting time of the PCM is the tube
eccentricity.; |
Palavras-chave |
Materiais de mudança de fase (PCM); Armazenamento de energia; Fusão; Fluidodinâmica computacional; Phase Change Materials (PCM); Energy storage; Fusion.; Computational Fluid Dynamics; |
Tipo |
TCC; |
Data de defesa |
2021-06-25; |
URI |
http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/11718; |
Nivel |
Graduação; |
Curso |
Engenharia Mecânica; |