Caracterização de fluidos térmicos para transporte e armazenamento de energia a alta temperatura

Abstract

In this dissertation, the thermal properties of the mixture of sodium nitrate and potassium nitrate (as well as those of the individual components) are studied by varying the concentrations of each component in binary mixtures. These mixtures are, respectively, in [%NaNO3 - %KNO3], 40-60, 50-50, 55-45, 60-40, and 70-30.The mixture of these nitrates is commonly referred to as Solar Salt (primarily referring to the 60-40 mixture), and this compound is used in solar energy collection facilities for the transportation of thermal energy and subsequent generation of electrical power. This is not a very recent technology, but it has only recently started to gain more attention worldwide and is highly promising in the field of renewable energy.The main purpose of this work was to aggregate and provide the thermal properties of various mixtures of these nitrates so that they can serve as a basis for future research, in addition to comparing the traditional Solar Salt mixture with other compositions.The data necessary for calculating the properties were obtained using a DSC-TGA equipment, which measures the transfer of energy between a reference material (an empty crucible) and the sample material (a crucible with the mixture being analyzed), as well as measuring the change in mass during the analysis. Through this method, it was possible to extract DSC data and calculate the thermal properties of specific heat, thermal stability, latent heat of fusion, and absorbed energy. Three tests were performed on the DSC equipment for each composition, and the thermal properties were calculated using the average of the data provided by the DSC-TGA equipment to obtain a more reliable result. The results obtained were compared with existing literature in order to draw some conclusions.

Nesta dissertação são estudadas as propriedades térmicas da mistura de nitrato de sódio e nitrato de potássio (assim como a dos componentes em separado), variando as concentrações de cada componente nas misturas binárias, sendo estas misturas respetivamente, em [%NaNO3 - %KNO3], 40-60, 50-50, 55-45, 60-40 e 70-30. A mistura destes nitratos é comumente referida como Solar Salt (referindo-se maioritariamente à mistura 60-40), sendo este composto utilizado em centrais de coleção de energia solar para transporte de energia térmica e subsequente criação de energia elétrica. Esta é uma tecnologia não muito recente mas que apenas recentemente começou a ter mais atenção no panorama mundial e é altamente promissora no ramo das energias renováveis.O intuito principal deste trabalho foi aglomerar e providenciar as propriedades térmicas das várias misturas destes nitratos de modo a poderem servir de base para trabalhos futuros, além de comparar a mistura tradicional de Solar Salt com as outras composições.Os dados necessários para o cálculo das propriedades foram obtidos com recurso a um equipamento DSC-TGA, que mede a transferência de energia entre um material referência (cadinho vazio) e o material de amostra (cadinho com a mistura a analisar), além de medir também a variação de massa durante a análise. Através deste método foi possível retirar os dados DSC e calcular as propriedades térmicas de calor específico, estabilidade térmica, calor latente de fusão e energia absorvida. Foram realizados 3 ensaios no equipamento DSC para cada composição, sendo que as propriedades térmicas foram calculadas com a média dos dados providenciados pelo equipamento DSC-TGA de modo a obter um resultado mais fiável. Os resultados obtidos foram comparados com literatura já feita de modo a retirar algumas conclusões.