Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: O processo de solidificação de um material de mudança de fase ao redor de um tubo curvo resfriado é estudado numericamente com vistas à aplicação em sistemas de armazenamento de calor latente. A influência da convecção natural na fase líquida foi levada em consideração. O modelo matemático...

Resumo: O processo de solidificação de um material de mudança de fase ao redor de um tubo curvo resfriado é estudado numericamente com vistas à aplicação em sistemas de armazenamento de calor latente. A influência da convecção natural na fase líquida foi levada em consideração. O modelo matemático foi formulado em termos das variáveis primitivas, sendo este bidimensional e transiente. O método dos volumes finitos foi empregado para discretizar o sistema de equações diferenciais que governam o fenômeno físico, resultando em um sistema de equações algébricas lineares. Para fixar e tornar regular a frente de solidificação que se desloca ao longo do tempo, foi aplicada a técnica de transformação de coordenadas. O tratamento do termo transiente foi discretizado em uma formulação implícita para as equações da conservação, enquanto, a equação do balanço de energia na fronteira sólido-líquido, foi obtida explicitamente. Os resultados numéricos da frente de solidificação obtidos pelo presente modelo foram comparados com os resultados disponível na literatura, apresentando uma boa concordância. Resultados para alguns parâmetros fundamentais no dimensionamento de sistemas térmicos também foram obtidos e discutidos neste estudo. Os resultados mostram que os parâmetros como temperatura da parede, temperatura inicial do PCM líquido e razão de curvatura tem influencia significativa sobre a posição da interface, velocidade da interface, massa solidificada e tempo completo da solidificação

Abstract: The solidification process of a phase change material around a curved tube is cooled numerically investigated in order to apply to systems of latent heat storage. The effect of natural convection in the liquid phase was taken into account. The mathematical model was formulated in terms of...

Abstract: The solidification process of a phase change material around a curved tube is cooled numerically investigated in order to apply to systems of latent heat storage. The effect of natural convection in the liquid phase was taken into account. The mathematical model was formulated in terms of the primitive variables, and this two-dimensional transient. The finite volume method was used to discretize the system of differential equations that govern the physical phenomenon, resulting in a system of linear algebraic equations. To fix and become regular solidification front which moves along the time technique was used to transform coordinates. The treatment of the transient term was discretized in implicit formulation for the equations of conservation, while the equation of energy balance in the solid-liquid boundary was obtained explicitly. The numerical results of the solidification front obtained by this model were compared with results available in the literature, showing good agreement. Results for some key parameters in the design of thermal systems were also obtained and discussed in this study. The results show that parameters like wall temperature, initial temperature of the liquid PCM and curvature ratio has a significant influence on the position of the interface, interface speed, mass, solidified and completed solidification time