Aumento de transferencia de calor mediante generadores de vórtice longitudinales del tipo delta winglet, variando cantidad en intercambiadores de calor de placas en régimen turbulento

Abstract

Los intercambiadores de calor de placa son equipos utilizados para traspasar energía entre dos fluidos a distintas temperaturas. El presente trabajo tiene como objetivo aumentar la transferencia de calor en estos IC. Se evaluaron 10 distintas configuraciones de generadores de vórtice tipo delta winglet. El trabajo se dividió en 4 etapas generales. La validación del estudio, la definición de geometrías, la simulación en el software Ansys y el análisis de los resultados. La primera etapa se realizo replicando el estudio de Gesell et. al.[1], obteniendo errores entre 1 % y 10 % para el Nu y entre 0 % y 13 % para el factor de fricción. Con esta configuración de malla, se realiza un análisis de sensibilidad para determinar la malla a utilizar en las simulaciones. Luego se definieron las geometrías en CAD, utilizando el software Inventor, resultando 10 casos de generadores de vórtice delta winglets dispuestos en distintas configuraciones sobre las placas. Estos casos se simularon en el rango turbulento, variando el número de Reynolds entre 4.000 y 15.000. Los resultados arrojaron que ninguna configuración logra superar el rendimiento de el caso de placas planas, siendo el caso 7 el que más se acerca y se mantiene dentro de los mejores para cada Reynolds, obteniendo un rendimientos térmicos entre 92 % y 98 %. El que mejor se desempeño en cuanto al aumento de la transferencia de calor, fue el caso 10, que mejoró el Nu respecto al caso base en un 27,2 % para el Re más bajo y un 15 % para el caso más alto. Se concluye que con agua es más difícil mejorar el rendimiento térmico y se debe asumir la perdida de carga para la mejora en la transferencia de calor.