Influence of Turbulence, Density, Phase Change, and Phase Interfaces Models on the Performance of the Numerical Simulation of a Two-Phase Closed Thermosyphon

Abstract

Un tubo de calor puede ser considerado como un dispositivo con alta conductividad térmica, el cual es frecuentemente usado en procesos de transferencia de calor para garantizar una alta eficiencia energética. Además, la operación de los tubos de calor comprende diferentes fenómenos de transferencia de calor y masa, como cambio de fase, conducción y convección, interacciones sólido-líquido y vapor-líquido, evaporación y ebullición nucleada, además de otras. Por lo tanto, el modelado de los tubos de calor es un proceso de alta complejidad, el cual requiere el conocimiento del fenómeno físico allí presente para escoger los modelos teóricos adecuados, logrando así, obtener una representación aceptable de los procesos de transferencia de masa y energía que naturalmente se presentan. En este trabajo, algunos modelos y parámetros disponibles en el software ANSYS Fluent como el modelo de viscosidad, densidad, cambio de fase e interfaz entre fases fueron analizados para determinar su influencia sobre la predicción de la transferencia de masa y energía en un termosifón cerrado de dos fases. Los resultados numéricos mostraron que, usar un modelo de viscosidad turbulenta no es necesario, un modelo de densidad variable mejora la distribución de la temperatura y que un modelo de interfaz Sharp es altamente recomendado en estos procesos.