Optimización del diseño de intercambiador de calor de polímero para pasteurizador solar de agua a escala doméstica automatizado
Autores: Denkenberger, David C.; Pearce, Joshua M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Optimización del diseño de intercambiador de calor de polímero para pasteurizador solar de agua a escala doméstica automatizado
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Sistemas de pasteurización de agua solar
Intercambiador de calor
Optimización de costos
Microcanal de polímero
Alta efectividad
Fabricación distribuida
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Un enfoque prometedor para reducir las más de 870,000 muertes al año a nivel mundial por agua no segura son los sistemas de pasteurización solar de agua de flujo continuo (SWPs). Desafortunadamente, los sistemas demostrados tienen altos costos de capital, lo que limita el acceso para los pobres. El componente más costoso de dichos sistemas es el intercambiador de calor (HX). Por lo tanto, este estudio se centra en la optimización de costos de los diseños de HX para SWPs de flujo continuo utilizando intercambiadores de calor de microcanales de polímero de alta efectividad. Se proporciona la base teórica para la optimización de costos de un HX de microcanales de polímero, y se trazan salidas para proporcionar pautas a los diseñadores para realizar optimizaciones de HX. Estos gráficos se utilizan en dos estudios de caso: (1) sustitución de un HX de cobre enrollado por un HX de microcanales de polímero, y (2) diseño de un HX de microcanales de polímero para un colector impreso en 3D que puede ajustarse a un volumen de construcción arbitrario. Los resultados muestran que la sustitución del HX de polímero expandido redujo el gasto total del sistema en un factor de 50, lo que ayuda a hacer el sistema más económico. Para el segundo estudio de caso, los resultados muestran cómo los futuros diseñadores de sistemas pueden optimizar un HX para una geometría de SWP arbitraria. El enfoque de fabricación distribuida utilizando soldadura láser parece prometedor para el HX de SWP.
Descripción
Un enfoque prometedor para reducir las más de 870,000 muertes al año a nivel mundial por agua no segura son los sistemas de pasteurización solar de agua de flujo continuo (SWPs). Desafortunadamente, los sistemas demostrados tienen altos costos de capital, lo que limita el acceso para los pobres. El componente más costoso de dichos sistemas es el intercambiador de calor (HX). Por lo tanto, este estudio se centra en la optimización de costos de los diseños de HX para SWPs de flujo continuo utilizando intercambiadores de calor de microcanales de polímero de alta efectividad. Se proporciona la base teórica para la optimización de costos de un HX de microcanales de polímero, y se trazan salidas para proporcionar pautas a los diseñadores para realizar optimizaciones de HX. Estos gráficos se utilizan en dos estudios de caso: (1) sustitución de un HX de cobre enrollado por un HX de microcanales de polímero, y (2) diseño de un HX de microcanales de polímero para un colector impreso en 3D que puede ajustarse a un volumen de construcción arbitrario. Los resultados muestran que la sustitución del HX de polímero expandido redujo el gasto total del sistema en un factor de 50, lo que ayuda a hacer el sistema más económico. Para el segundo estudio de caso, los resultados muestran cómo los futuros diseñadores de sistemas pueden optimizar un HX para una geometría de SWP arbitraria. El enfoque de fabricación distribuida utilizando soldadura láser parece prometedor para el HX de SWP.