Desarrollo de correlaciones de transferencia de calor y caída de presión en intercambiadores de calor de tubo torsionado vía ansys

En el ámbito científico ha venido en aumento el interés y el estudio de las espirales y hélices como técnica pasiva de incremento en la tasa de transferencia de calor en intercambiadores, y más recientemente, de la corrugación superficial para generar mayor turbulencia y más área de transferencia, con el análisis del aumento en la caída de presión asociado; pero faltan por desarrollar correlaciones que permitieran predecir el comportamiento de intercambiadores de tubo torsionado en espiral y hélice. Se puede predecir la transferencia de calor y la caída de presión que experimentan los fluidos interno y externo de intercambiadores de calor de tubo torsionado en espiral y hélice mediante correlaciones entre variables de entrada y salida de dichos fluidos como temperatura, viscosidad, conductividad térmica y velocidad y parámetros geométricos de los intercambiadores como diámetro de tubo, diámetro de espiras, cantidad de vueltas por espira, diámetro de hélice, paso del torsionado y cantidad de espiras; y puede afirmarse que la transferencia de calor y la caída de presión son mayores que para intercambiadores de tubo recto y de tubo liso. Este proyecto logró desarrollar correlaciones de transferencia de calor y caída de presión en intercambiadores de calor de tubo torsionado en hélice. Dichas correlaciones se determinaron teóricamente mediante el desarrollo de un código computacional con ANSYS 15.0 empleando sus módulos DesignModeler®, Meshing® y los CFD: Fluent® y CFX®; las correlaciones serán de utilidad para el diseño y utilización de estos dispositivos

Abstract

In scientific field has increased interest and study of coils like passive technique for increased heat transfer rate in heat exchangers, and more recently, surface roughening for increased turbulence and transfer area, associated with analysis of pressure drop increase; but lacked to develop correlations that might predict behavior of twisted helical and spiral tube exchangers. It can predict heat transfer and pressure drop experienced by inner and outer fluid, in twisted and helical tube heat exchangers by correlations between input and output variables such as fluid temperature, viscosity, thermal conductivity and speed, and geometrical parameters such as diameter of the pipe, coil diameter, turns number per coil, helix diameter, pitch and turns number. In addition, it can said that heat transfer and pressure drop are higher than for straight and smooth tube exchangers. Therefore, project able to develop correlations for heat transfer and pressure drop in twisted helical tube heat exchanger. These correlations were determined theoretically by development of a computational code using ANSYS 15.0 modules DesignModeler®, Meshing®, and CFD: Fluent® and CFX®. The correlations will be useful for design and use of these devices

Palabras clave

Intercambiadores de calor; Métodos númericos; Transferencia de calor; Control de procesos; Programas de computador

URI

http://hdl.handle.net/20.500.12622/92

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