Estudio experimental del coeficiente de convección y caída de presión de n-pentano en ebullición en canales verticales de intercambiadores de calor compactos

Resumen

La presente tesis doctoral, se encuentra desarrollada en el estudio mediante experimentos con n-pentano como fluido de trabajo en intercambiadores compactos con mini canales de aletas rectas para diferentes configuraciones geométricas (aletas con variación de dentado), con el fin de establecer criterios con cierta validez general para la determinación del coeficiente de convección y la caída de presión para flujo bifásico, para su repercusión en el ámbito industrial. Inicialmente se procedió a la adaptación de una instalación experimental que permitiese modificar fácilmente de forma independiente las condiciones de operación como son: flujo másico, flujo de calor y presión. Posteriormente se comprobó la viabilidad de los resultados. Para ello se analizó el efecto de la conducción longitudinal del calor y la pérdida de calor al exterior. En este sentido, se han caracterizado tres tipos de geometrías con el mismo diámetro hidráulico, observando a nivel experimental las diferencias en su comportamiento. Puesto que tradicionalmente, los modelos condicionan la influencia del flujo monofásico en la determinación del flujo bifásico, se halló experimentalmente para todas las geometrías el coeficiente de convección y caída de presión para la condición de flujo monofásico; adicionalmente, se contrastó este último con los resultados obtenidos de la caída de presión con aire en otra instalación experimental, consiguiéndose curvas similares, que describen el mismo comportamiento con respecto al número de Reynolds. Partiendo de las correlaciones tradicionales, que definen al coeficiente de convección y caída de presión por fricción en flujo bifásico, y comparando con los resultados experimentales se eligieron los mejores modelos para las tres geometrías de estudio, luego se desglosó cada uno de los términos que la componen hasta llegar a identificar las variables independi