Análisis de la evolución de la frontera de un material de cambio de fase sujeto a condiciones de temperatura externa variable

Abstract

La utilización de sustancias de cambio de fase en el acondicionamiento térmico presenta diferentes posibilidades de uso. En particular, es de interés estudiar el caso en que la temperatura ambiente, a la que esté sometido el material de cambio de fase sea una función conocida y variable en el tiempo. Para analizar tal situación, muy poco tratada en literatura, se ha formulado un modelo del problema de Stefan a una fase para la ecuación del calor sobre el que se presenta una simulación numérica en diferencias finitas que permite evaluar la posición de la frontera como función del tiempo. Se presentan también fundamentos teóricos que permiten avalar los resultados de tal simulación.

The use of phase change materials in thermal conditioning provides different possibilities. In particular, it is interesting the case in which the boundary temperature on the phase change material is a known function of time. In order to analyze such a situation, a mathematical model consisting in a one phase Stefan problem for the heat equation has been formulated. For such problem a numerical simulation using finite difference which provides the free boundary position as a function of time is presented. Theoretical fundamentals that support the simulation results are also presented.