Análisis de rendimiento de bombas de calor de Knudsen multicapa
Autores: Ajuda, Ana; Silva, Goncalo; Semiao, Viriato
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de rendimiento de bombas de calor de Knudsen multicapa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Bomba de calor Knudsen
Compresor
Consumo de energía
Comportamiento del flujo
Eficiencia operativa
Análisis paramétrico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo investiga el rendimiento teórico de la bomba de calor de Knudsen (KHP), un concepto novedoso de bomba de calor en el que el compresor mecánico convencional es reemplazado por un compresor de Knudsen. Esta modificación tiene el potencial de reducir tanto los requisitos de mantenimiento como el consumo de energía. El comportamiento del flujo dentro del compresor de Knudsen, el elemento central de la KHP, se describe utilizando un modelo de gas simplificado derivado de la formulación propuesta originalmente por Muntz et al. Las predicciones del modelo se validan inicialmente contra datos bien establecidos reportados en la literatura y, posteriormente, se emplean para analizar el rendimiento de la KHP, con el objetivo final de mejorar su eficiencia operativa. Para asegurar la relevancia práctica de la evaluación del rendimiento, el análisis se lleva a cabo utilizando parámetros geométricos y operacionales realistas derivados de estudios experimentales previamente reportados de compresores de Knudsen con geometrías de sección transversal rectangulares o circulares. Los resultados de este estudio sugieren que, si bien la configuración original de la KHP exhibe un rendimiento limitado, el análisis paramétrico sugiere la posibilidad de mejorar su rendimiento en más de un 100% en condiciones óptimas, con factores adicionales identificados que pueden permitir ganancias adicionales.
Descripción
El presente trabajo investiga el rendimiento teórico de la bomba de calor de Knudsen (KHP), un concepto novedoso de bomba de calor en el que el compresor mecánico convencional es reemplazado por un compresor de Knudsen. Esta modificación tiene el potencial de reducir tanto los requisitos de mantenimiento como el consumo de energía. El comportamiento del flujo dentro del compresor de Knudsen, el elemento central de la KHP, se describe utilizando un modelo de gas simplificado derivado de la formulación propuesta originalmente por Muntz et al. Las predicciones del modelo se validan inicialmente contra datos bien establecidos reportados en la literatura y, posteriormente, se emplean para analizar el rendimiento de la KHP, con el objetivo final de mejorar su eficiencia operativa. Para asegurar la relevancia práctica de la evaluación del rendimiento, el análisis se lleva a cabo utilizando parámetros geométricos y operacionales realistas derivados de estudios experimentales previamente reportados de compresores de Knudsen con geometrías de sección transversal rectangulares o circulares. Los resultados de este estudio sugieren que, si bien la configuración original de la KHP exhibe un rendimiento limitado, el análisis paramétrico sugiere la posibilidad de mejorar su rendimiento en más de un 100% en condiciones óptimas, con factores adicionales identificados que pueden permitir ganancias adicionales.