Análise numérica do processo de mudança de fase com PCM em tubos elípticos de trocadores de calor

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.