Estudio experimental y computacional de la transferencia de calor de un intercambiador tipo tubos concéntricos de aire – agua implementando generadores de vórtice

Abstract

Se realizó un estudio experimental y computacional de la transferencia de calor en un intercambiador de calor de tubos concéntricos con la implementación de generadores de vórtice. Se llevó a cabo un estudio bibliográfico detallado de los generadores de vórtice y sus geometrías utilizados en la industria, encontrando que estos dispositivos tienen un gran potencial para mejorar la eficiencia de los sistemas de transferencia de calor. El desarrollo del modelo computacional CFD mediante ANSYS permitió simular el flujo rotante y la transferencia de calor por convección en el intercambiador de calor con generadores de vórtice. Se logró validar el modelo computacional con los datos experimentales obtenidos, lo que permitió establecer la precisión y el alcance del modelo en la predicción de la transferencia de calor y su aplicabilidad en el diseño de intercambiadores de calor con generadores de vórtice. Se evidenció que incorporar generadores de vórtice en un cambiador de calor de tubos concéntricos para el intercambio de aire y agua, propició un aumento en la transferencia térmica en el cambiador, lo que se reflejó en una mejora del rendimiento del sistema de hasta un 47.6%, en comparación con los intercambiadores que no cuentan con estos dispositivos de generación de vorticidad. Asimismo, se logró modelar con éxito el proceso de convección forzada para un flujo rotacional en régimen turbulento, utilizando generadores de vórtice. El estudio contribuyó al desarrollo de un modelo computacional que puede ser utilizado en el diseño de intercambiadores de calor con generadores de vórtice, lo que podría tener un impacto significativo en la industria de transferencia de calor.