Desempeño Termohidráulico de Intercambiadores de Calor de Bafles Helicoidales Bajo Diferentes Condiciones de Operación.

Abstract

En esta tesis se presenta un estudio del comportamiento térmico e hidráulico de Intercambiadores de calor de tubos y coraza con bafles helicoidales (ICBH) en diferentes ángulos de inclinación 25°, 30°, 35°, 40° y 50° respectivamente, utilizando el programa comercial de CFD (Dinámica Computacional de Fluidos) v.16.0 de ANSYS, Inc., que permite resolver las ecuaciones de conservación (energía, movimiento y turbulencia). Se utilizaron datos experimentales y de simulación numérica reportados en la literatura para la validación de los resultados de este trabajo. Se estudiaron tres fluidos. diésel (aceite 1), agua y aceite de motor (aceite 2). La metodología de trabajo se basó en resultados experimentales reportados en la literatura para el coeficiente de transferencia de calor, las caídas de presión y factores de fricción del lado coraza en ICBH. La geometría se especificó con dimensiones estándar a diferentes regímenes hidrodinámicos. El material fue acero inoxidable. Este trabajo se enfoca en el estudio térmico e hidráulico. El primero en la transferencia de calor convectivo local del lado de la coraza, por lo que los resultados se representan gráficamente mediante el Nusselt promedio de los tubos para cada uno de los ICBH con diferentes ángulos de inclinación con diversos números de Reynolds. El comportamiento hidráulico se representa gráficamente con datos numéricos de la Caída de Presión y factores de fricción a diferentes números de Reynolds para cada uno de los ángulos estudiados. En base a los resultados obtenidos, al final de este trabajo se hace la recomendación de la selección del ángulo helicoidal que maximiza la relación transferencia de calor-caída de presión en el lado coraza en intercambiadores de bafle helicoidal, ya que éste varía de manera inversa con respecto a la viscosidad del fluido de trabajo, como una función del número de Reynolds y del ángulo del helicoide.