Design construtal de uma atleta em cada cavidade retangular contendo PCM

A utilização de energia térmica é uma forma eficiente de armazenamento de energia e pode ser aplicada em várias áreas, tais como indústria automotiva, de construção civil, plantas de energia solar e em componentes eletrônicos. Das possíveis formas de armazenamento térmico, o calor latente é o mais atrativo, por apresentar alta capacidade de armazenamento de energia em temperatura constante. Muitos estudos concentram-se na utilização de materiais de mudança de fase (PCM - Phase Change Material) como forma de armazenamento de energia. Porém, devido a sua baixa condutividade térmica, faz-se necessária a implementação de técnicas de aprimoramento da transferência de calor. Dentre as possíveis técnicas existentes, a utilização de aletas é a mais difundida. Assim, torna-se importante a análise da melhor dimensão das mesmas, para que o processo na qual estão inseridas, possa ser otimizado. Este trabalho tem como objetivo a verificação da influência da razão de aspecto de uma aleta em uma cavidade retangular, contendo PCM ácido láurico, em processo de fusão. Os resultados foram obtidos através de simulação numérica por CFD, utilizando-se o método dos volumes finitos. O modelo matemático é baseado nas equações da conservação da massa, quantidade de movimento e conservação da energia, sendo o processo de mudança de fase baseado no modelo entalpia-porosidade. O modelo matemático foi validado com resultados experimentais da literatura e as malhas computacionais foram verificadas pelo método GCI. Foram simuladas 09 razões de aspecto da aleta e 09 frações entre área da cavidade e área da aleta, totalizando 78 configurações. Com estes resultados foi aplicado o método Design Construtal para determinar a razão de aspecto ótima para cada fração de área, a qual minimiza o tempo total do processo de fusão do PCM. Em todas as frações de área analisadas, constatou-se que, quanto maior a razão de aspecto da aleta, maior foi o tempo total do processo de fusão. Já para um mesmo valor de razão de aspecto constatou-se que quanto maior a fração de área, menor foi o tempo total do processo.