Modelado, simulación numérica y optimización de un intercambiador de calor aire-agua de flujo cruzado con nanofluidos

Abstract

El siguiente proyecto de investigación engloba el modelado, simulación numérica y optimización de un intercambiador de calor aire-agua de flujo cruzado con nanofluidos de óxido de aluminio Al_2 O_3 , óxido de cobre CuO, dióxido de titanio TiO_2 y óxido de silicio SiO_2 cada uno con respectivas concentraciones de peso del 0%, 5% y 10% a diferentes flujos másicos: 0.01; 0.013; 0.017 y 0.02 kg/s con intensidades de turbulencia del 0%, 50%, y 100% empleando el programa de mecánica de fluidos computacional (CFD) Ansys Fluent 18.1 y SolidWorks 2020 como software de apoyo. Mediante la variación de parámetros y distintas configuraciones del intercambiador de calor como: paso lateral y transversal de los tubos se pretende observar el rendimiento térmico, tasa de transferencia de calor, gradientes de temperatura y propiedades termofísicas del fluido de trabajo empleando las ecuaciones de Navier Stokes y de la energía mediante las teorías de flujo turbulento y número de unidades de transferencia NTU/NUT Los resultados obtenidos serán expuestos mediante gráficas comparativas entre las diferentes variables como: coeficiente de transferencia de calor por convección, número de Nusselt, efectividad, así como también, analizar el comportamiento en estado transitorio y estable del intercambiador de calor de flujo cruzado aire-agua teniendo en cuenta la característica de corrientes mezcladas y no mezcladas.