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Un Estudio Experimental sobre las Características de Transferencia de Calor por Ebullición en Flujo del Agua Desionizada Bajo Hipergravedad Rotacional

Autores: Li, Gen; Zhao, Yiling; Zhang, Xiaojie; Xie, Jianxun; Fang, Xiande

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Un Estudio Experimental sobre las Características de Transferencia de Calor por Ebullición en Flujo del Agua Desionizada Bajo Hipergravedad Rotacional


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Ebullición por flujo
Transferencia de calor
Microcanales
Condiciones de hipergravidad
Agua desionizada
Plataforma rotativa centrífuga

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La transferencia de calor por ebullición en microcanales bajo condiciones de hipergravidad es un área de investigación crucial para el desarrollo de sistemas de refrigeración eficientes en aplicaciones aeroespaciales. Este estudio experimental investigó las características de transferencia de calor por ebullición del agua desionizada en un tubo de 2 mm de diámetro bajo diversas condiciones gravitacionales que van desde la gravedad normal (1 g) hasta la hipergravidad (hasta 5.1 g) mediante el uso de una plataforma rotativa centrífuga. El estudio analiza sistemáticamente los efectos del nivel de gravedad, la calidad del vapor, el flujo másico y el flujo de calor en el coeficiente de transferencia de calor por ebullición (HTC) del agua desionizada. Los resultados experimentales revelan que la hipergravidad influenció significativamente el HTC a una mayor calidad de vapor con hasta un 40% de desviación y fue menos pronunciada en valores más bajos con aproximadamente un 10% de desviación. Este deterioro se atribuye a la compleja interacción de la fuerza centrífuga, la fuerza de Coriolis, la flotabilidad y las propiedades específicas del agua, lo que conduce a la estratificación vapor-líquido y dificulta la transferencia de calor efectiva. Mientras tanto, se encontró que el flujo crítico de calor aumentaba con el aumento de la aceleración gravitacional a altas calidades de vapor. Este aumento se atribuye a los efectos de flotabilidad mejorados, el reabastecimiento de líquido y los patrones de flujo alterados bajo condiciones de hipergravidad. Además, se evaluaron cinco correlaciones existentes para predecir los HTCs de ebullición por flujo en comparación con los datos experimentales, y todas las correlaciones mostraron resultados sobreestimados. La constante sobrepredicción de estas correlaciones resalta la necesidad de modificaciones para capturar mejor los mecanismos de transferencia de calor bajo condiciones de hipergravidad.

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