Simulación térmica de un acumulador con parafina mediante Consol Multiphysics para una cocina solar

Abstract

En el presente trabajo se diseña y evalúa el comportamiento térmico de un acumulador solar térmico con parafina como material de cambio de fase mediante el uso del COMSOL Multiphysics 5.3. El diseño parte del concepto de disponer unidades modulares con una estructura rectangular compacta, en las que se evalúa la influencia térmica del espesor del módulo y el tamaño de las aletas internas y/o externas. Se resuelve los procesos de transferencia de calor a través del acumulador, en 3D y en condiciones estacionarias, considerando una de las bases del módulo a temperatura constante. El análisis de las distribuciones de temperatura obtenidas a través de las opciones gráficas del COMSOL, ha permitido determinar las dimensiones geométricas como el espesor del módulo y las aletas que optimizan la transferencia de calor desde el interior del acumulador hacia el fluido caloportador que es el aire circundante. Se propone dos configuraciones geométricas de acumulador térmico de 30 cm x 30 cm x 3 cm, que incorpora aletas internas para mejorar la conductividad térmica en el módulo debido a la baja conductividad térmica de la parafina; el primer módulo dispone aletas internas de 25 mm y el segundo, aletas internas y externas de 25 mm.