Estudio de los coeficientes de convección en régimen de ebullición de mezclas de hidrocarburos en canales aleteados de intercambiadores de calor compacto

Resumen

El objetivo principal de la presente tesis doctoral fue determinar y analizar el coeficiente de convección en ebullición de mezclas de n-pentano e iso-octano, en un canal característico de un intercambiador de calor compacto de placas y aletas. La tesis se centró en la caracterización del proceso de ebullición de la mezcla y en el estudio de la influencia de los diferentes parámetros de operación: flujo másico, flujo de calor, presión, temperatura, etc. en el coeficiente de convección. Para ello se realizó una larga serie de experimentos a diferentes condiciones de flujo másico, flujo de calor y presión. Los ensayos se llevaron a cabo en una instalación ubicada en el IIE de la Universidad Politécnica de Valencia. Para la determinación de los coeficientes de convección se desarrolló un programa en la plataforma de programación MATLAB, que incluía: suavizar los datos experimentales, calcular la evolución de la temperatura, la presión y la fracción de vapor a lo largo del intercambiador, determinar las propiedades físicas y termodinámicas locales de la mezcla, y finalmente calcular los coeficientes de convección. Los coeficientes de convección experimentales fueron comparados con los coeficientes de convección obtenidos a partir de las correlaciones encontradas en la bibliografía, permitiendo esta comparación determinar cual era la mejor forma para representar la correlación experimental a desarrollar y los parámetros que debían intervenir en esta. Finalmente, se desarrolló una serie de correlaciones alternativas que permiten la estimación del coeficiente de convección en función de la composición de la mezcla y de las condiciones de operación.