Procedimiento para el cálculo de circuitos en el modelado del flujo en intercambiadores de calor de aletas y tubos

Procedure for Calculating Circuits in the Modeling of Flow in fin-and-tube Heat Exchangers

En este trabajo se presenta un procedimiento general para la simulación del comportamiento del flujo en los intercambiadores de tubos y aletas con una gran flexibilidad en el manejo de la información. Este procedimiento está basado en el uso de Programación Orientada a Objetos y específicamente al uso de C++, esto debido a todas las ventajas de este tipo de programación. La entrada de datos se lleva a cabo por medio de archivos,de forma que programas de terceros puedan generar la configuración del intercambiador y permitir calcular el intercambiador en forma paramétrica. Los resultados para el análisis se presentan en tres formatos diferentes:valores separados por comas (CSV), texto plano estructurado y autodocumentado (XML) y un formato para la visualización gráfica de resultados (VTK).

1 INTRODUCCIÓN

La gran mayoría de estudios realizados a los intercambiadores de calor de aletas y tubos están enfocados en el cálculo analítico o experimental de correlaciones de los coeficientes de transferencia de calor y caída de presión tanto en el lado del aire como en el refrigerante. Como lo menciona Ding [1], hay un aspecto muy importante que se debe estudiar y que afecta el desempeño de estos tipos de intercambiadores, y es todo lo relacionado a factores como: geometría de la las aletas, arreglo de los tubos, tipo de fluidos y condiciones de operación. Ding hace referencia que los programas para el modelado de flujo en intercambiadores de aletas y tubos no solo deben ser eficientes y aproximados, sino debe tener además una alta flexibilidad para aplicar diferentes datos de entrada. Además a esta flexibilidad en el ingreso de los datos, hay que agregarle la flexibilidad de que los resultados generados puedan ser analizados en aplicaciones de terceros.

La metodología para el cálculo de los intercambiadores de tubos y aletas, empieza con el ingreso de la información, de forma que pueda aceptar las diferentes configuraciones de los intercambiadores de calor. Además de los datos de la geometría y topología del intercambiador, también debe incluir las correlaciones y correcciones que se aplicarán al modelo. Teniendo los datos e información de los modelos que se aplicarán, se deben realizar los algoritmos para cálculo de propiedades de los fluidos, cálculo de caída de presión y cálculo del coeficiente de transferencia de calor independiente de la configuración realizada. El cálculo del flujo del intercambiador se realizará hasta encontrar los valores con la precisión esperada y por último se generan los resultados.