ANÁLISIS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR CON TUBOS DE CALOR ALETADOS UTILIZANDO EL MÉTODO DE EFICIENCIA TÉRMICA: IFHPHE VERSUS AFHPHE

Resumen

Este trabajo compara dos intercambiadores de calor que utilizan tubos de calor aletados: un intercambiador de calor de tubos aletados en flujo cruzado con aletas individuales (IFHPHE) y un intercambiador de calor de tubos aletados axialmente con flujo paralelo en el evaporador y flujo a contracorriente en el condensador (AFHPHE). El intercambiador de calor IFHPHE fue diseñado e implementado experimentalmente para operar en sistemas de aire acondicionado de pequeño porte, con caudales de aire en el rango de 300 a 500 m³/h. El intercambiador de calor AFHPHE se encuentra en fase de diseño teórico y tiene el potencial de ser utilizado en sistemas de aire acondicionado para quirófanos de 60 m³, con un caudal de aire de 0,20 kg/s. El método utilizado para las comparaciones teóricas entre los intercambiadores de calor fue el método de eficiencia térmica, y las principales magnitudes obtenidas para la comparación fueron velocidades, números de Nusselt, efectividad térmica, temperaturas de salida del aire, pérdidas de carga y números de Bejan en el evaporador, el condensador y el intercambiador de calor. El fluido de trabajo utilizado fue el refrigerante R404a. La temperatura de saturación fue de 17,0 °C, con un número fijo de aletas para ambos intercambiadores de calor, igual a 30 aletas, y 49 tubos de calor como configuración estándar. Las comparaciones demuestran un desempeño térmico superior y un desempeño viscoso muy similar cuando el AFHPHE se compara con el IFHPHE con 30 aletas. Cuando las simulaciones consideran 70 aletas para el IFHPHE, los desempeños térmicos son muy cercanos a los del AFHPHE con 30 aletas. Sin embargo, en este último caso, con 70 aletas, el desempeño viscoso es muy elevado y no debería implementarse en situaciones reales.

DOI: https://doi.org/10.56238/edimpacto2025.086-006