Estudo da cristalização e comportamento térmico de parafinas como materiais de mudança de fase.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Costa, Adriano Bonangelo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Conductivity; Condutividade; Cristalização; Crystallization; Materiais de mudança de fase; Paraffins; Parafina; Phase change materials; Thermal exchange; Troca térmica
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-14052020-144741/

Materiais de mudança de fase têm como função armazenar calor latente. As parafinas são materiais de mudança de fase comumente utilizados. Algo ainda não estudado com relação às parafinas é como a cristalização influencia a condutividade do material. Tendo em vista que a relação entre fenômenos de cristalização e a condutividade térmica do MMF ainda não foi estudada, ela foi objeto do presente estudo. Para isso, cinco parafinas de grau comercial, sendo três produzidas para uso como MMFs e duas para uso geral (como em velas), foram caracterizadas por análise GC/MS e DSC. A condutividade térmica de duas parafinas cristalizadas sob supersaturações diferentes foi determinada experimentalmente. O material cristalizado rapidamente possui condutividade média de 0,253 W.m-1.K-1 e o bloco cristalizado lentamente, 0,215 W.m-1.K-1. Um modelo matemático foi desenvolvido para prever a evolução temporal da espessura da camada de MMF em configuração de dedo frio. O modelo foi ajustado a experimentos, utilizando-se determinações experimentais detalhadas das propriedades físicas relevantes, utilizando-se como único parâmetro do modelo a condutividade da camada parafínica. Os valores ajustados da condutividade térmica para temperaturas de fluido de resfriamento e de aquecimento, respectivamente, 20 e 60 °C, 20 e 55 °C, 10 e 60 °C e 10 e 55 °C, foram respectivamente, 0,233, 0,235, 0,313 e 0,305 W.m-1.K-1. Os valores dos coeficientes de determinação para a espessura calculada em função da espessura medida foram todos acima de 0,99. Comparando-se as simulações 20-60 e 20-55, houve um aumento de 25,56% na condutividade da camada parafínica e comparando- se as simulações 10-60 e 10-55, houve um aumento de 22,95% na condutividade da camada. Como demonstram determinações experimentais diretas da condutividade e determinações com auxílio de modelo matemático em dedo frio, a condutividade térmica da parafina aumenta com a taxa de cristalização. As camadas cristalinas são compostas por diferentes fases sólidas (fato confirmado pela plasticidade da camada ainda aquecida), mas essas fases não influenciam significativamente a condutividade média das camadas.