Modelação numérica dos fenómenos de transferência de calor e de massa em rodas higroscópicas

Abstract

Apresenta-se um estudo de índole numérica sobre os fenómenos de transferência de calor e de massa em rodas higroscópicas. A modelação fez-se, numa primeira fase, para um domínio de um canal tomando como base uma formulação detalhada em ambos os sub-domínios, do escoamento e da parede, tendo as equações de conservação sido discretizadas através do método dos volumes finitos e resolvidas num domínio bidimensional. Numa segunda fase, analisou-se a resposta transiente de um canal de placas paralelas e implementaram-se modelos com simplificações ao nível da formulação no domínio do escoamento e compararam-se os resultados destes com os dos modelos detalhados. A modelação simplificada do escoamento e das trocas convectivas com a parede apresentou uma boa concordância de resultados, pelo que foi adaptada à simulação do comportamento de um canal com configuração real em regime cíclico estacionário, como se o canal a uma roda higroscópica pertencesse. Utilizou-se uma versão unidimensional deste último modelo para a simulação da resposta transiente de um elemento de canal, com vista ao estudo da validade de algumas hipóteses de simplificação na modelação do meio poroso exsicante. Os cálculos foram estendidos à análise do comportamento do elemento de canal em condições de regime cíclico estacionário. Os estudos realizados quer sobre a configuração de elemento de canal, quer sobre o desempenho da roda higroscópica, puseram em evidência a existência de condições de desempenho óptimas, nomeadamente no que respeita à duração total do ciclo de adsorção/desadsorção, à duração de cada um dos modos, bem como à constituição da parede da matriz. Os modelos desenvolvidos revelaram ser ferramentas de cálculo úteis na concepção e na simulação do comportamento de rodas higroscópicas, podendo ser utilizados no desenvolvimento de módulos de simulação de rodas higroscópicas mais simplificados.