Aumento de transferencia de calor mediante vórtices longitudinales entre dos placas en régimen laminar, utilizando generadores del tipo delta winglets cuando circula agua entre placas

Abstract

Existen diferentes estudios acerca de intercambiadores de calor y la utilización de generadores de vórtices para incrementar la transferencia de calor en estos equipos. Por lo general se utilizan los mismos tipos de generadores. Uno de los más clásicos son los generadores del tipo delta winglets. Sin embargo, existen pocos estudios que busquen nuevos tipos de generadores de vórtices. En este estudio se utilizarán generadores combinados, formados mediante la utilización de tres generadores del tipo delta winglets, estudiando cómo afecta el posicionamiento y la cantidad de estos a la transferencia de calor y la pérdida de carga a lo largo del canal. El objetivo principal de este trabajo es encontrar la mejor de las configuraciones estudiadas, en cuanto a la cantidad y la disposición de generadores de vórtices del tipo delta winglets, para así aumentar la transferencia de calor y disminuir la pérdida de carga. Para complementar este objetivo principal, también se han planteado objetivos específicos, como validar el modelo, simular el flujo del fluido para las distintas configuraciones, identificar los cambios que provocan los generadores de vórtices en el fluido y por último encontrar la mejor configuración de los casos estudiados. Al estudiar los resultados obtenidos, se nota que en primer lugar el número de Nusselt aumenta a medida que aumenta el número de Reynolds. Además, una mayor cantidad de generadores genera un aumento en la transferencia de calor. Es importante destacar también que todos los casos estudiados presentan un mejoramiento por sobre el canal libre. Analizando los resultados obtenidos, se llega a la conclusión de que la utilización de generadores de vórtices combinados presenta una mejor solución que para los casos con generadores simples. Esto se debe principalmente a que cada uno de los generadores combinados genera el doble de vórtices que un generador simple. Esto trae consigo ciertas restricciones, ya que, el posicionamiento de los generadores combinados es limitado. Esto es porque si se colocan al centro del canal, esto genera una baja en la eficiencia de la geometría, en comparación al caso que no cuenta con este generador al centro del canal. Esto se debe a que se interrumpen los vórtices previamente formados, lo que no deja que se desarrollen de manera completa. Finalmente, se concluye que la mejor configuración estudiada es el caso 6, el cual presenta un mejoramiento en cuanto a su eficiencia térmica entre un 47,6% para Reynolds bajos y un 80,7% para Reynolds mayores. Este caso es el que presenta la utilización de doce generadores de vórtices combinados, ubicados en seis filas ordenadas desde la entrada del canal.