DESCRIÇÃO NUMÉRICA DO PROCESSO DE FUSÃO EM UM TANQUE DE ARMAZENAMENTO TÉRMICO

Resumo

Um tanque cilíndrico de armazenamento energético, presente em um sistema de aquecimento, é estudado neste trabalho. O emprego de um material que sofre mudança de fase em um tanque de armazenamento energético permite o uso de tanques menores, já que o calor latente de fusão é muito superior ao calor sensível, para as variações de temperatura obtidas com coletores solares. A fim de prever o comportamento diurno do tanque, período no qual a energia é continuamente armazenada, emprega-se um modelo da literatura baseado no método entalpia. Com modificações na estratégia de resolução numérica da literatura, propõe-se uma correção na equação empregada para a entalpia de modo a torná-la contínua e também a integração direta do sistema de equações algébrico-diferenciais, resultante da discretização do modelo nas 2 direções espaciais em volumes finitos, num integrador comercial do MATLAB. A rotina de integração empregada permite o controle dos erros, o que é mais difícil de ser realizado empregando-se o método de Euler Implícito usado no trabalho da literatura. Mais além, nesta nova metodologia, não se faz mais necessário o uso de propriedades constantes (calores específicos e condutividades térmicas). O sistema simulado emprega CCHH (Cloreto de Cálcio Hexahidratado) no tanque de armazenamento e água como fluido de transferência de calor. O tempo simulado de fusão completa foi empregado para a análise de convergência da malha e considerou-se convergida a solução com 17 divisões tanto na direção radial quanto axial. A diferença de cerca de 10% no tempo de fusão em relação ao obtido na literatura pode estar associado ao uso de um método de 1ª ordem para a integração temporal pelos autores. Apresentam-se os perfis temporais, radiais e axiais de temperatura no tanque e verificou-se que todos são coerentes fisicamente.