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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Estudo numérico-experimental da solidificação de material de mudança de fase em torno de tubos com aletas radiais para aplicações em armazenadores de calor latente
Title Alternative: Numerical- experimental study of the phase change material solidification around finned tubes for application on latent heat storage
Author: Silva, Priscila Dias da, 1989-
Advisor: Ismail, Kamal Abdel Radi, 1940-
Abstract: Resumo: O armazenamento térmico é utilizado como um meio de aproveitamento da energia disponível em um determinado período de tempo, que poderá ser utilizada posteriormente. Este deslocamento de energia no tempo é importante, pois possibilita o aumento da eficiência energética do sistema e promove uma utilização mais adequada da energia disponível em algum momento do processo e que poderia ser desperdiçada se não fosse armazenada. Na literatura são escassos os trabalhos em relação a armazenadores de calor latente que utilizam geometrias cilíndricas com tubos radialmente aletados. A presente pesquisa tem o objetivo de investigar a influência das aletas para o aumento da condução de calor do material de mudança de fase (MMF) e melhorar o desempenho térmico do armazenador. O modelo formulado para o tubo radialmente aletado é baseado em pura condução do MMF, o qual foi tratado numericamente por diferenças finitas adotando a formulação direcional implícita (ADI). Este programa foi otimizado e convalidado a partir de dados experimentais, realizado no laboratório de Armazenamento Térmico e Tubos de Calor do Departamento de Energia da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Testes adicionais foram realizados numericamente e experimentalmente para investigar as influências de fatores importantes que agem nos armazenadores de calor latente, como: tempo de solidificação completa, energia total armazenada, massa total solidificada, além das influências dos parâmetros geométricos e operacionais sobre a velocidade da interface para diferentes diâmetros de aletas. Foi verificado que independentemente do tamanho do diâmetro da aleta, há dois parâmetros fundamentais para o processo de solidificação do MMF, a temperatura inicial do MMF e a temperatura do fluido secundário, quanto maior for o gradiente de temperatura entre estes dois parâmetros, maior será a transferência de calor, maior a velocidade da interface sólido/liquido, maior a transferência de calor e consequentemente maior a quantidade de massa solidificada

Abstract: The thermal storage is a mean to use energy generated in a particular time period, which may be used later. This energy shift in time is important since it allows increasing the energy efficiency of the system and provides a more appropriate use of the available energy at some point in the process, which could be wasted if not stored. In the prior art there are few studies regarding latent heat storage systems using cylindrical geometry with radially finned tubes. This research intends to investigate the influence of fins on the increase of thermal conductivity of the MMF and also to improve the thermal performance of the storage system. The model formulated for the radially finned tube is based on pure conduction of MMF, which was treated numerically by the Alternating Direction Implicit Method (ADI). The program was optimized and covalidated from experimental data produced in Thermal Storage and Heat Pipes Laboratory, on the Energy Department of the Faculty of Mechanical Engineering of the University of Campinas (Unicamp). Additional measurements were performed numerically and experimentally to investigate the influences of important factors that act on latent heat storage systems as: complete solidification time, total energy stored, total mass solidified, as well the influence of geometrical and operational parameters on the interface speed for different diameters fins. It was found that regardless of the fin diameter size, there are two fundamental parameters for the MMF solidification process, the initial temperature of the MMF and the temperature of the secondary fluid, the greater the temperature gradient between these two parameters, the greater the heat transfer, the greater the speed of the solid / liquid interface, the greater the heat transfer and consequently the greater the quantity of solidified mass
Subject: Aleta
Energia
Tubos de calor
Solidificação
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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