Predição do equilíbrio sólido-líquido para materiais de mudança de fase utilizando o método UNIFAC-Dortmund

Abstract

A estocagem de energia térmica é uma tecnologia utilizada para melhorar a eficiência térmica de muitos processos industriais e aplicações residenciais, tais como o armazenamento de energia solar, isolamento térmico na construção civil, desenvolvimento de tecidos termorreguladores. A energia térmica pode ser estocada em materiais de mudança de fase (PCMs – “Phase Change Materials), estes materiais possuem a capacidade de estocar grande quantidade de energia durante a mudança de estado físico a temperatura constante. Entre os vários tipos de PCMs destacam-se aqueles que apresentam a transição sólido-líquido com ponto eutético, uma vez que a vantagem deste tipo de PCM é fornecer a temperatura de transição desejada por meio da combinação de diferentes componentes. Por isso, o conhecimento do equilíbrio sólido-líquido é muito importante no desenvolvimento de misturas que atuem como PCMs eutéticos. Este trabalho teve como objetivo predizer o equilíbrio sólido-líquido de misturas que possam ser utilizadas com PCMs por meio do método UNIFAC-Dortmund. Sendo assim este modelo representou adequadamente os dados do equilíbrio sólidolíquido para a grande maioria dos sistemas estudados, bem como, a predição do ponto eutético. O resultado do desvio relativo médio entre os dados experimentais do equilíbrio sólido líquido em comparação aos calculados pelo modelo foi de 0,12% (mais baixo) para o sistema n-octadecano e ácido cáprico e o mais alto de 4,13% (mais alto) para o sistema contendo ácido esteárico e a benzamida. Além disso, o modelo foi capaz de predizer com bastante precisão o ponto eutético de quase todos os sistemas garantindo um desvio relativo mínimo de 0,0110% para o sistema contendo n-octadecano e ácido láurico.

The storage of thermal energy is a technology used to improve the thermal efficiency of many industrial and residential processes, such as storage of solar energy, thermal insulation in the construction, development of thermoregulatory textiles. Thermal energy can be stored in phase change materials (PCM), these materials have a capacity to store the large amount of energy during phase change at a constant temperature. Among the various types of PCMs, the PCM’s that present a solid-liquid phase transition with eutectic point are promising, because these materials provide the desired transition temperature by the combination of different materials. Therefore, the knowledge of solid-liquid equilibrium is very important in the development of mixtures that act as eutectic PCMs. The purpose of this work is to predict the solidliquid equilibrium of mixtures that can be used as PCM’s using the UNIFAC-Dortmund method. This method has presented solid-liquid equilibrium good values for most of the systems, as well as the eutectic point prediction. The relative average deviation between the experimental data and the method has been the minimum 0,12% for the n-octadecane and capric acid system, so on, the maximum has been 4,13% for the stearic acid and benzamide system. Furthermore, the method has been capable to predict the eutectic point for most of the systems ensuring a minimum relative deviation 0,0110% for the n-octadecane and lauric acid.