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Intercambiadores de Calor de Red Gyroid: Análisis Comparativo sobre el Rendimiento Termo-Fluido Dinámico

Autores: Dassi, Ludovico; Chatterton, Steven; Parenti, Paolo; Pennacchi, Paolo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Intercambiadores de Calor de Red Gyroid: Análisis Comparativo sobre el Rendimiento Termo-Fluido Dinámico


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Fabricación aditiva
Componentes mecánicos
Libertad geométrica
Intercambiadores de calor
Red gyroid
Parámetros de diseño

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En los últimos años, la fabricación aditiva ha alcanzado la fiabilidad necesaria para competir eficazmente con las técnicas de producción estándar de componentes mecánicos. En particular, la libertad geométrica habilitada por técnicas de fabricación innovadoras ha revolucionado las tendencias de diseño para intercambiadores de calor compactos. Estructuras bioinspiradas, como el entramado gyroid, tienen propiedades mecánicas y de intercambio de calor relevantes debido a su ligereza y al aumento del área de intercambio de calor, lo que también promueve el régimen turbulento del refrigerante. Este trabajo se centra en el efecto de los parámetros de diseño relevantes del entramado gyroid en el rendimiento del intercambio de calor. Se lleva a cabo un análisis comparativo numérico desde los puntos de vista térmico y de dinámica de fluidos para proporcionar pautas de diseño. Los resultados de los análisis numéricos, realizados en muestras cilíndricas, se comparan con los resultados experimentales sobre la caída de presión. Las muestras de entramado se imprimieron con éxito mediante extrusión de material, que es una tecnología de fabricación aditiva de metal de bajo costo y fácil de usar. Para cada muestra de entramado, se calculan desde el punto de vista numérico la contrapresión, el intercambio de calor y la relación de intensidad de turbulencia, y se discuten. Al final, se demuestra que el entramado gyroid es muy eficaz para mejorar el intercambio de calor en tubos cilíndricos. Se dan pautas sobre la elección del mejor entramado, dependiendo de las aplicaciones consideradas.

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