Predicción de Transferencia de Calor para la Condensación en Flujo Interno en Tubos Inclinados
Autores: Corrêa, Mateus Henrique; Ferrares, Victor Gouveia; Costa, Alexandre Garcia; Donatoni, Matheus Medeiros; Marinheiro, Maurício Mani; Marchetto, Daniel Borba; Tibiriçá, Cristiano Bigonha
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Predicción de Transferencia de Calor para la Condensación en Flujo Interno en Tubos Inclinados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Coeficiente de transferencia de calor
Condensación en flujo
Tubos inclinados
Rendimiento térmico
Base de datos experimental
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga el coeficiente de transferencia de calor (HTC) durante la condensación por flujo dentro de tubos inclinados lisos, analizando los efectos combinados de la orientación del flujo, las propiedades del fluido y las características del flujo en el rendimiento térmico. La revisión de la literatura indica que el efecto de la inclinación del canal sobre el HTC sigue siendo insuficientemente comprendido, destacando la necesidad de una mayor investigación. Así, se compiló una base de datos experimental integral que comprende 4944 puntos de datos de 24 estudios, incluyendo todas las direcciones de flujo, desde hacia arriba, horizontal, hacia abajo y orientaciones intermedias. El estudio revela que la influencia de la inclinación del flujo sobre el HTC puede ser regida por un criterio basado en el número de Froude del grosor de la película líquida, Fr. A Fr > 4.75, el efecto de la inclinación del flujo se vuelve negligible, mientras que bajo Fr < 4.75, la inclinación puede tener un efecto considerable en el HTC. Los datos experimentales muestran que a bajos números de Froude, el flujo ascendente típicamente exhibe un HTC más alto en comparación con el flujo descendente, atribuido a una mayor turbulencia interfacial causada por fuerzas gravitacionales y de corte opuestas. En contraste, bajo flujo vertical descendente, el patrón anular es más prominente, con disturbios interfaciales reducidos, limitando el rendimiento del HTC. La base de datos experimental compilada para canales inclinados se comparó con una lista actualizada de métodos de predicción, incluyendo siete correlaciones que incorporan el ángulo de inclinación como un parámetro de entrada. Además, se propuso un nuevo factor de corrección simple que incluye el efecto de los tubos inclinados basado en el ángulo de inclinación del flujo y en el número de Froude del grosor de la película líquida. El factor de corrección propuesto mejoró la predicción de correlaciones bien clasificadas en la literatura en más del 20% para condiciones de patrón de flujo estratificado y en más del 5% para valores bajos de número de Froude. Estos hallazgos presentan nuevas perspectivas sobre cómo la inclinación del tubo puede afectar la transferencia de calor en un flujo de dos fases.
Descripción
Este estudio investiga el coeficiente de transferencia de calor (HTC) durante la condensación por flujo dentro de tubos inclinados lisos, analizando los efectos combinados de la orientación del flujo, las propiedades del fluido y las características del flujo en el rendimiento térmico. La revisión de la literatura indica que el efecto de la inclinación del canal sobre el HTC sigue siendo insuficientemente comprendido, destacando la necesidad de una mayor investigación. Así, se compiló una base de datos experimental integral que comprende 4944 puntos de datos de 24 estudios, incluyendo todas las direcciones de flujo, desde hacia arriba, horizontal, hacia abajo y orientaciones intermedias. El estudio revela que la influencia de la inclinación del flujo sobre el HTC puede ser regida por un criterio basado en el número de Froude del grosor de la película líquida, Fr. A Fr > 4.75, el efecto de la inclinación del flujo se vuelve negligible, mientras que bajo Fr < 4.75, la inclinación puede tener un efecto considerable en el HTC. Los datos experimentales muestran que a bajos números de Froude, el flujo ascendente típicamente exhibe un HTC más alto en comparación con el flujo descendente, atribuido a una mayor turbulencia interfacial causada por fuerzas gravitacionales y de corte opuestas. En contraste, bajo flujo vertical descendente, el patrón anular es más prominente, con disturbios interfaciales reducidos, limitando el rendimiento del HTC. La base de datos experimental compilada para canales inclinados se comparó con una lista actualizada de métodos de predicción, incluyendo siete correlaciones que incorporan el ángulo de inclinación como un parámetro de entrada. Además, se propuso un nuevo factor de corrección simple que incluye el efecto de los tubos inclinados basado en el ángulo de inclinación del flujo y en el número de Froude del grosor de la película líquida. El factor de corrección propuesto mejoró la predicción de correlaciones bien clasificadas en la literatura en más del 20% para condiciones de patrón de flujo estratificado y en más del 5% para valores bajos de número de Froude. Estos hallazgos presentan nuevas perspectivas sobre cómo la inclinación del tubo puede afectar la transferencia de calor en un flujo de dos fases.