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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-22102020-115759
Documento
Autor
Nome completo
Victor Rocha de Martino
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Seckler, Marcelo Martins (Presidente)
Cekinski, Efraim
Poço, João Guilherme Rocha
Título em português
Estudo da cristalização a partir do estado fundido de ácido graxo como material de mudança de fase.
Palavras-chave em português
Ácidos
Cristalização
Dedo frio
Materiais de mudança de fase
Resumo em português
O material de mudança de fase, em inglês phase change material (PCM) armazena energia na forma de calor latente, assim eles estão sendo amplamente estudados. Existem muitas substâncias e cada uma se adequa a algum método de estocagem de energia. Os ácidos graxos são materiais que despertaram o interesse nos pesquisadores devido as suas características. Algo ainda não estudado com relação aos ácidos graxos é como a cristalização influencia na transferência de calor. Tendo em vista isso, o objetivo do trabalho foi investigar como a cristalização influencia na transferência de calor. Para tal fim, foi selecionado dois ácidos graxos com pureza de quase 100% o esteárico e o mirístico, pois o primeiro é amplamente estudado em sua forma pura e o segundo mais em misturas. Eles foram caracterizados pelo método de DSC e usou uma metodologia conhecida como dedo frio para aferir a evolução temporal da espessura da camada de PCM. Um modelo matemático foi desenvolvido para prever essa evolução em configuração de dedo frio e com isso simular como as resistências e calores no processo se comportam, sendo que a maioria das propriedades físicas foram obtidas da literatura. Foram feitos experimentos com a temperatura do dedo frio variando de 10 a 50ºC, sendo que comparado com a modelagem os resultados foram promissores pois as diferenças das medidas não ultrapassaram 20%. Com o modelo representando bem a parte experimental, foi feita uma simulação fixando a temperatura do dedo frio e variando a temperatura do fundido para analisar o comportamento. A última etapa foi investigar a morfologia do cristal formado, o qual a presenta forma de agulhas muito evidentes nos maiores tempos de residência do dedo frio no fundido.
Título em inglês
Study of crystallization from the fatty acid melt as a phase change material.
Palavras-chave em inglês
Cold finger
Crystallization
Myristic acid
Phase change materials
Stearic acid
Resumo em inglês
Phase change material (PCM) stores energy in the form of latent heat, so they are being widely studied. There are many substances and each one is suitable for some energy storage method. Fatty acids are materials that aroused interest in researchers due to their characteristics. Something not yet studied with regard to fatty acids is how crystallization influences heat transfer. In view of this, the objective of the work was to investigate how crystallization influences heat transfer. For this purpose, two fatty acids with a purity of almost 100%, the stearic and the myristic, were selected, as the first is widely studied in its pure form and the second more in mixtures. They were characterized by the DSC method and used a methodology known as cold finger to measure the temporal evolution of the PCM layer thickness. A mathematical model was developed to predict this evolution in a cold finger configuration and thereby simulate how the resistances and heat in the process behave, with most of the physical properties obtained from the literature. Experiments were carried out with the temperature of the cold finger varying from 10 to 50ºC and compared with the modeling the results were promising because the differences in the measurements did not exceed 20%. With the model representing the experimental part well, a simulation was carried out fixing the temperature of the cold finger and varying the temperature of the melt to analyze the behavior. The last step was to investigate the morphology of the formed crystal, which presents the shape of needles very evident in the longest residence times of the cold finger in the cast.
 
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Data de Publicação
2021-05-17
 
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