Evaluación de la transferencia de calor al variar el ángulo de ataque de un turbulador helicoidal en un tubo de gases de combustión, mediante la simulación computacional

Abstract

El propósito de este trabajo es aprovechar el calor de los gases de forma más eficiente, antes que estas evacuen, alterando el flujo de gases dentro de una tubería haciéndola más turbulenta por resistencia al paso con cierto grado de control su régimen, esto se ha conseguido adicionando un turbulador con tres alabes helicoidales inserto en los tubos de gases, para predecir la trasferencia de calor utilizamos la simulación computarizada los autores evaluaron (Zhang et al.2009, Taher et al. 2012, Jian et al. 2015) utilizando el Software COMSOL Multiphysics 5.3 con modelo Multifísico No-Isotermal Flow turbulento k- 𝜀 y el modelo de conductividad turbulenta Kays-Crawford. Se evaluó los parámetros de transferencia de calor, coeficiente de transferencia de calor que aumentan conforme disminuye el ángulo de ataque con rango de [20º-80º] para los siguientes parámetros, que para lo óptimo 65º son, caída de presión 131 𝑃𝑎, energía cinética de turbulencia 2.11 𝑚2/𝑠2 y vorticidad 1.05𝑥104 1/𝑠, coeficiente de transferencia de calor equivalente 18.956 𝑤/𝑚2𝐾 en nuestro caso de estudio. Los parámetros analizados de transferencia de calor y régimen de flujo de gases nos dan un óptimo para reducir vibraciones y la caída de presión (Goyder, 2002) no deseada el cual es de 65º, con un aumento en la transferencia de calor de 15.1%, el cual un efecto incrementando de la velocidad en un 40%.