Transferencia de Calor y Caída de Presión en Tubos de Paredes Onduladas: Un Estudio CFD Basado en Parámetros
Autores: Nauman, Malik Muhammad; Sameer, Muhammad; Mehdi, Murtuza; Iqbal, Asif; Esa, Zulfikre
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Transferencia de Calor y Caída de Presión en Tubos de Paredes Onduladas: Un Estudio CFD Basado en Parámetros
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Factor de fricción
Número de Nusselt
Tubos de paredes onduladas
Transferencia de calor
Caída de presión
Número de Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las correlaciones del factor de fricción y el número de Nusselt para tubos lisos se han desarrollado ampliamente, pero se ha realizado menos análisis para tubos con superficies onduladas. Este documento utiliza la herramienta de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para el análisis de la transferencia de calor y la caída de presión en tubos de paredes onduladas, que pueden ser utilizados como un elemento calefactor para fluidos. Se realizó una investigación sobre el efecto del número de Reynolds (Re) y la geometría del tubo de paredes onduladas en el factor de fricción y el número de Nusselt del flujo laminar y turbulento dentro de los tubos de paredes onduladas. Los resultados numéricos y la comparación experimental indican que la transferencia de calor y la caída de presión para el agua se ven significativamente afectadas por los parámetros del tubo de paredes onduladas y el número de Reynolds del flujo. Estos tubos de paredes onduladas son capaces de aumentar la transferencia de calor hacia o desde un fluido en un orden de magnitud, pero a expensas de una mayor potencia de bombeo. Se encontró que esta relación se mantiene en su mínimo en un factor de onda de 0.83 para 34 < Re < 3500 y en su máximo en un factor de onda de 0.15 para 200 < Re < 17,000. Se proponen nuevas correlaciones del factor de fricción y el número de Nusselt basadas en los parámetros del tubo de paredes onduladas en este documento, que pueden servir como ecuaciones de diseño para predecir el factor de fricción y la transferencia de calor en tubos de paredes onduladas bajo un régimen laminar y turbulento con menos del 10% de error. Los resultados de simulación cuantitativa coinciden con los resultados experimentales con menos del 15% de error. La comparación cualitativa con los experimentos indica que las simulaciones son capaces de predecir con precisión las zonas de circulación dentro de la parte abultada de los tubos.
Descripción
Las correlaciones del factor de fricción y el número de Nusselt para tubos lisos se han desarrollado ampliamente, pero se ha realizado menos análisis para tubos con superficies onduladas. Este documento utiliza la herramienta de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para el análisis de la transferencia de calor y la caída de presión en tubos de paredes onduladas, que pueden ser utilizados como un elemento calefactor para fluidos. Se realizó una investigación sobre el efecto del número de Reynolds (Re) y la geometría del tubo de paredes onduladas en el factor de fricción y el número de Nusselt del flujo laminar y turbulento dentro de los tubos de paredes onduladas. Los resultados numéricos y la comparación experimental indican que la transferencia de calor y la caída de presión para el agua se ven significativamente afectadas por los parámetros del tubo de paredes onduladas y el número de Reynolds del flujo. Estos tubos de paredes onduladas son capaces de aumentar la transferencia de calor hacia o desde un fluido en un orden de magnitud, pero a expensas de una mayor potencia de bombeo. Se encontró que esta relación se mantiene en su mínimo en un factor de onda de 0.83 para 34 < Re < 3500 y en su máximo en un factor de onda de 0.15 para 200 < Re < 17,000. Se proponen nuevas correlaciones del factor de fricción y el número de Nusselt basadas en los parámetros del tubo de paredes onduladas en este documento, que pueden servir como ecuaciones de diseño para predecir el factor de fricción y la transferencia de calor en tubos de paredes onduladas bajo un régimen laminar y turbulento con menos del 10% de error. Los resultados de simulación cuantitativa coinciden con los resultados experimentales con menos del 15% de error. La comparación cualitativa con los experimentos indica que las simulaciones son capaces de predecir con precisión las zonas de circulación dentro de la parte abultada de los tubos.