Estudio del proceso de ebullición en el interior de un tubo multipuerto extruido en aluminio con mini-canales de geometría triangular usando R32 y R134A como fluidos de trabajo

Resumen

En esta tesis se ha investigado el proceso de ebullición saturada en el interior de un tubo multipuerto (mini-canal) contribuyendo a comprender mejor el fenómeno de transferencia de calor en este tipo de geometría. Los tubos multipuerto se están empleando en la fabricación de evaporadores compactos para integrarlos a sistemas de aire-acondicionados doméstico, en automóviles y bombas de calor. Esta tecnología presenta numerosas ventajas en comparación con los tubos tradicionales de cobre: valores elevados del coeficiente de transferencia de calor, altamente compactos, son más ligeros, mayor eficiencia térmica, tienen bajos costes de instalación y requieren una menor carga de refrigerante contribuyendo a reducir los gases de efecto invernadero. Para las industrias que producen sistema de refrigeración estas ventajas podrían traducirse en diseños de nuevos equipos más óptimos y afables con el medioambiente mientras reducen costes de manufactura. Un requerimiento fundamental para el diseño óptimo de los evaporadores compactos es la obtención del coeficiente de transferencia de calor y la caída de presión. Estos dos parámetros están estrechamente relacionados y tienen similitud de importancia en el estudio de la transferencia de calor, como se ha podido corroborar en el estado del arte. En este estudio se ha caracterizado la caída de presión y la transferencia de calor durante el proceso de ebullición saturada en el interior de un tubo multipuerto de aluminio con geometría triangular, diámetro hidráulico de 0.715 mm y una longitud de calentamiento de 1.205 m usando los refrigerantes R32, R134a como fluidos de trabajo. Para coleccionar la base de datos con mediciones experimentales del R32 y R134a se ha llevado a cabo una campaña experimental en una instalación diseñada para investigar la transferencia de calor por convección forzada durante el proceso de ebullición calentando uniformemente por efecto Joule las paredes del tubo multipuerto. Los rangos experimentales examinados incluyen: velocidad másica 275-1230 kgm-2s-1, flujo de calor 0.75-9.30 kWm-2, temperatura de saturación, 5°C, 7.5°C, 12.5°C, título de vapor 0.012-0.51. Un total de 223 valores medios para cada variable medida se obtuvieron con el R134a mientras que 89 para el R32. Cada valor medio corresponde a una muestra de 40 lecturas (20 min, paso de 30s) en condición estable para cada variable medida (presión, temperaturas, flujo másico).