Utiliza??o de materiais com mudan?a de fase em sistemas de acumula??o de energia t?rmica - Vitorino, Nuno Miguel Dias (2015)
Actualmente a sociedade depara-se com a necessidade de utiliza??o racional e eficiente da energia. O armazenamento de calor ou de frio ? uma das bases de muitos estudos e desenvolvimentos, incluindo a utiliza??o de materiais com mudan?a de fase (PCMs ? Phase Change Materials) (Zalba, Marin et al. 2003). O presente trabalho incide na avalia??o da utiliza??o de PCMs em aplica??es de regula??o t?rmica. Foi desenvolvido um m?todo de diferen?as finitas para descrever a transfer?ncia de calor com mudan?a de fase, admitindo geometria planar. O m?todo inclui uma transforma??o matem?tica de fronteiras m?veis e apresenta estabilidade sem restri??es e excelente converg?ncia. O confronto com solu??es anal?ticas existentes para casos particulares tamb?m demonstrou a precis?o deste m?todo de diferen?as finitas. As solu??es do m?todo de diferen?as finitas serviram de base para demonstrar as condi??es de aplicabilidade de modelos de transfer?ncia de calor em regime quase estacion?rio, cuja simplicidade permite a an?lise de configura??es muito mais complexas. Em particular, foram desenvolvidos c?digos num?ricos para descrever fen?menos de regula??o t?rmica por acumula??o de calor em PCMs, sob a ac??o de um fluxo de ?gua quente, e posterior descarga de calor para um fluxo de ?gua fria. Dedicou-se especial aten??o aos tempos de resposta, relacionados com requisitos de elevadas pot?ncias de carga/descarga. Para tentar dar resposta ao problema enunciado foram analisadas as respostas de duas configura??es alternativas. O primeiro conceito consistiu num reservat?rio rodeado por uma camada de PCM, respons?vel pela acumula??o de calor em per?odos normais de funcionamento do sistema e posterior descarga de calor para um fluxo tempor?rio de ?gua fria, quando o sistema ? novamente posto em funcionamento. Os tempos de resposta deste conceito s?o desadequados para efeitos de regula??o t?rmica. O segundo conceito consiste num reservat?rio parcialmente preenchido por esferas de PCM encapsulado. Neste caso, os tempos de resposta podem tornar poss?vel a regula??o t?rmica, dependendo da optimiza??o das propriedades do PCM e do tamanho das respectivas c?psulas.