Estudio numérico de intercambiadores de calor compactos empleando generadores de vórtices con forma de paralelogramo // Numerical study of compact heat exchangers using parallelogram-shaped vortex generators

Abstract

En la industria de la climatización es muy común el uso de intercambiadores de calor compactos. El objetivo principal de estos equipos es transferir energía desde un fluido hacia otro con diferente temperatura. Para lograrlo se pretende utilizar la menor área de transferencia de calor posible que garantice un eficiente funcionamiento del equipo. Se realizó el estudio numérico en intercambiadores de calor compactos de tubos circulares y aletas planas, que emplean generadores de vórtices con forma de paralelogramo. Se aplicaron técnicas de metaheurística, para obtener la geometría de un modelo, que transfiriera la máxima cantidad de calor posible y generando las menores pérdidas de energía por fricción. El modelo numérico fue validado contra resultados experimentales publicados anteriormente. El estudio numérico fue realizado luego de desarrollar un análisis de independencia de la malla. Como resultado principal se encontró una geometría capaz de intensificar la transferencia de calor en más del 6 %.

Palabras claves: aletas planas; optimización; intensificación de la transferencia de calor; simulación numérica; CFD.
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Abstract

In the air conditioning industry, the use of compact heat exchangers is very common. The main objective of this equipment is to transfer energy from one fluid to another with a different temperature. To achieve this, it is intended to use the smallest possible heat transfer area that guarantees efficient operation of the equipment. The numerical study was carried out in compact heat exchangers with circular tubes and flat fins, using parallelogram-shaped vortex generators. Metaheuristic techniques were applied to obtain the geometry of a model, which transferred the maximum amount of heat possible and generated the least energy losses due to friction. The numerical model was validated against previously published experimental results. The numerical study was performed after developing an analysis of mesh independence. The main result was a geometry capable of intensifying heat transfer by more than 6 %.

Key words: plate fins, optimizations; enhancement of heat transfer; numerical simulation; CFD.