Evaluación del comportamiento termo-fluidodinámico de un hielo líquido

Résumé

Son muchos los trabajos efectuados hasta la fecha en los que se ha tratado de estudiar la influencia que diversos factores como caudal, diámetro de conducto o porcentaje de hielo pueden tener sobre los fenómenos de pérdida de presión y transmisión de calor para un hielo líquido circulando por el interior de tuberías circulares. Sin embargo, la mayoría de estos trabajos proporcionan resultados de gran interés científico, pero difícilmente extrapolables a situaciones distintas a las ensayadas, por lo que resultan poco útiles a la hora de abordar el diseño de una aplicación práctica de hielo líquido. Partiendo de un análisis dimensional del problema, el trabajo que se presenta pretende determinar cuáles son las variables que influyen sobre los procesos de transmisión de calor y pérdida de carga en un hielo líquido, determinar esa influencia y presentar los resultados de forma que puedan emplearse como herramienta de diseño en instalaciones de hielo líquido. Para ello se ha estudiado el comportamiento de un hielo líquido generado a partir de una disolución al 3% de agua y NaCl, actuando sobre diversos factores como contenido másico en hielo, tamaño de los cristales, diámetro de los conductos o velocidad de circulación del fluido y se han adimensionalizado los valores obtenidos, tanto para la pérdida de presión (mediante el factor de fricción) como para la transmisión de calor (mediante el número de Nusselt). Los resultados experimentales para el factor de fricción se han representado en un diagrama de Moody, y los datos experimentales para el número de Nusselt se han representado frente al número de Reynolds. Estos resultados se han comparado con los obtenidos anteriormente por otros investigadores, arrojando para la mayoría de los casos un adecuado nivel de concordancia.