Modelado y simulación de intercambiador de calor con fuerte dependencia de la viscosidad del aceite en función de la temperatura
Autores: Kurmanova, Dinara; Jaichibekov, Nurbolat; Karpenko, Anton; Volkov, Konstantin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado y simulación de intercambiador de calor con fuerte dependencia de la viscosidad del aceite en función de la temperatura
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Calefacción
Productos de petróleo
Temperatura
Viscosidad
Intercambiador de calor
Cálculos de CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El calentamiento de aceite y productos derivados del petróleo se utiliza ampliamente para reducir las pérdidas de energía durante el transporte. Se desarrolla un enfoque para determinar la longitud efectiva del intercambiador de calor y la temperatura del refrigerante frío (aceite) en su salida en el caso de una fuerte dependencia de la viscosidad del aceite con la temperatura. Se considera el aceite del campo Uzen (Kazajistán) como un refrigerante calentado, y el agua se considera como un componente de calefacción. Se utilizan el método de la diferencia de temperatura logarítmica media, modificado para el caso de viscosidad variable, y los métodos de dinámica de fluidos computacional (CFD) para los cálculos. Los resultados de los cálculos numéricos se comparan con los datos obtenidos sobre la base de un enfoque teórico a viscosidad constante. Al utilizar un enfoque teórico con viscosidad constante o variable, se encuentran los coeficientes de transferencia de calor para los refrigerantes fríos y calientes utilizando dependencias de criterio. Se aplican el Navier-Stokes promediado por Reynolds (RANS) y un modelo de turbulencia que tiene en cuenta la transición laminar-turbulenta. En el caso de viscosidad variable del aceite, se manifiesta una transición del régimen de flujo laminar al turbulento, lo que tiene un efecto significativo en la longitud efectiva del intercambiador de calor. Los resultados obtenidos de los cálculos CFD son de interés para el diseño de intercambiadores de calor de un nuevo tipo, por ejemplo, los helicoidales.
Descripción
El calentamiento de aceite y productos derivados del petróleo se utiliza ampliamente para reducir las pérdidas de energía durante el transporte. Se desarrolla un enfoque para determinar la longitud efectiva del intercambiador de calor y la temperatura del refrigerante frío (aceite) en su salida en el caso de una fuerte dependencia de la viscosidad del aceite con la temperatura. Se considera el aceite del campo Uzen (Kazajistán) como un refrigerante calentado, y el agua se considera como un componente de calefacción. Se utilizan el método de la diferencia de temperatura logarítmica media, modificado para el caso de viscosidad variable, y los métodos de dinámica de fluidos computacional (CFD) para los cálculos. Los resultados de los cálculos numéricos se comparan con los datos obtenidos sobre la base de un enfoque teórico a viscosidad constante. Al utilizar un enfoque teórico con viscosidad constante o variable, se encuentran los coeficientes de transferencia de calor para los refrigerantes fríos y calientes utilizando dependencias de criterio. Se aplican el Navier-Stokes promediado por Reynolds (RANS) y un modelo de turbulencia que tiene en cuenta la transición laminar-turbulenta. En el caso de viscosidad variable del aceite, se manifiesta una transición del régimen de flujo laminar al turbulento, lo que tiene un efecto significativo en la longitud efectiva del intercambiador de calor. Los resultados obtenidos de los cálculos CFD son de interés para el diseño de intercambiadores de calor de un nuevo tipo, por ejemplo, los helicoidales.