Intercambiador de Calor de Microcanales Expandido: Modelado por Diferencias Finitas
Autores: Denkenberger, David; Pearce, Joshua M.; Brandemuehl, Michael; Alverts, Mitchell; Zhai, John
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Intercambiador de Calor de Microcanales Expandido: Modelado por Diferencias Finitas
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Intercambiador de calor
Modelo de diferencias finitas
Maldistribución
Conducción axial
Microcanal
Efectividad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Un modelo de diferencias finitas de un intercambiador de calor (HX) consideró la maldistribución, la conducción axial, la fuga de calor y el efecto de borde, todos los cuales son necesarios para modelar un HX de alta efectividad. Se desarrolló un prototipo de HX y se obtuvieron datos de altura de canal utilizando una tomografía computarizada (CT) de trabajos anteriores junto con resultados experimentales. Este estudio utilizó los datos de geometría del núcleo para modelar resultados con el modelo de diferencias finitas y comparó los resultados modelados y experimentales para ayudar a mejorar el diseño del prototipo de intercambiador de microcanales expandido (EMHX). El error cuadrático medio (RMS) fue del 3.8%. Las geometrías de los colectores no se incluyeron en el modelo porque los datos no estaban disponibles, por lo que se investigaron los impactos del colector variando las condiciones de temperatura en la entrada y salida del núcleo. Estudios anteriores no han considerado la influencia de la transferencia de calor en el colector sobre la efectividad del HX cuando está presente la maldistribución. Sin maldistribución del flujo, la transferencia de calor en el colector aumenta la efectividad general aproximadamente como se esperaría por la mayor área de transferencia de calor en los colectores. Sin embargo, la transferencia de calor en el colector combinada con la maldistribución del flujo para el prototipo causa una disminución en la efectividad a alta tasa de flujo y un aumento en la efectividad a baja tasa de flujo.
Descripción
Un modelo de diferencias finitas de un intercambiador de calor (HX) consideró la maldistribución, la conducción axial, la fuga de calor y el efecto de borde, todos los cuales son necesarios para modelar un HX de alta efectividad. Se desarrolló un prototipo de HX y se obtuvieron datos de altura de canal utilizando una tomografía computarizada (CT) de trabajos anteriores junto con resultados experimentales. Este estudio utilizó los datos de geometría del núcleo para modelar resultados con el modelo de diferencias finitas y comparó los resultados modelados y experimentales para ayudar a mejorar el diseño del prototipo de intercambiador de microcanales expandido (EMHX). El error cuadrático medio (RMS) fue del 3.8%. Las geometrías de los colectores no se incluyeron en el modelo porque los datos no estaban disponibles, por lo que se investigaron los impactos del colector variando las condiciones de temperatura en la entrada y salida del núcleo. Estudios anteriores no han considerado la influencia de la transferencia de calor en el colector sobre la efectividad del HX cuando está presente la maldistribución. Sin maldistribución del flujo, la transferencia de calor en el colector aumenta la efectividad general aproximadamente como se esperaría por la mayor área de transferencia de calor en los colectores. Sin embargo, la transferencia de calor en el colector combinada con la maldistribución del flujo para el prototipo causa una disminución en la efectividad a alta tasa de flujo y un aumento en la efectividad a baja tasa de flujo.