Revista ELECTRO
Vol. 46 – Año 2024
Artículo
TÍTULO
Modelado Matemático de un Intercambiador de Calor de Placas Planas
AUTORES
Reyes, P.; de Santiago, A.; Chávez, O.; Rosas, I.; Ambriz, V.
RESUMEN
El documento examina en detalle el modelado matemático de los intercambiadores de calor de placas planas, destacando su eficiencia. Se centra en el uso de ecuaciones de transferencia de calor y balance de energía para optimizar el rendimiento de estos dispositivos. Se enfatiza la importancia de los coeficientes de transferencia de calor y la efectividad (ε) del intercambiador. Para resolver las complejas ecuaciones involucradas, se utilizan métodos numéricos como diferencias finitas mediante un software desarrollado. El estudio incluye la formulación de las ecuaciones que describen los principios de conservación de energía y transferencia de calor, considerando factores como la geometría de las placas, las propiedades de los fluidos, los regímenes de flujo y las condiciones de contorno. La validación experimental del modelo se realiza mediante pruebas con un intercambiador de calor real, mostrando un error promedio del 3.7%, lo que demuestra la precisión del modelo matemático. Esto permite calcular con exactitud el coeficiente de transferencia de calor y la efectividad del intercambiador, proporcionando una herramienta útil para el diseño y la operación eficiente de estos sistemas en diversas aplicaciones industriales y domésticas. El documento ofrece una metodología sólida para modelar y optimizar los intercambiadores de calor de placas planas, validada tanto numérica como experimentalmente, y resalta la importancia de estos dispositivos en mejorar la eficiencia energética en múltiples aplicaciones.
Palabras Clave: Intercambiador de calor
ABSTRACT
The document examines in detail the mathematical modeling of plate heat exchangers, highlighting their efficiency. It focuses on the use of heat transfer and energy balance equations to optimize the performance of these devices. The importance of heat transfer coefficients and the effectiveness (ε) of the exchanger is emphasized. To solve the complex equations involved, numerical methods such as finite differences are used to solve the complex equations involved, through a developed software. The study includes the formulation of equations that describe the principles of energy conservation and heat transfer, considering factors such as the geometry of the plates, fluid properties, flow regimes, and boundary conditions. The experimental validation of th e model is carried out through tests with a real heat exchanger, showing an average error of 3.7%, demonstrating the precision of the mathematical model. This allows for the accurate calculation of the heat transfer coefficient and the effectiveness of the exchanger, providing a useful tool for the design and efficient operation of these systems in various industrial and domestic applications. In summary, the document offers a solid methodology for modeling and optimizing plate heat exchangers, validated both numerically and experimentally, and highlights the importance of these devices in improving energy efficiency in multiple applications. 1.
Keywords: Heat exchanger
REFERENCIAS
[1] INCROPERA, F. P., & DEWITT, D. P. (2006). FUNDAMENTALS OF HEAT AND MASS TRANSFER. JOHN WILEY & SONS.
[2] KAKAÇ, S., & LIU, H. (2002). HEAT EXCHANGERS: SELECTION, RATING, AND THERMAL DESIGN. CRC PRESS.
[3] SHAH, R. K., & SEKULIC, D. P. (2003). FUNDAMENTALS OF HEAT EXCHANGER DESIGN. JOHN WILEY & SONS.
[4] WANG, L., SUNDEN, B., & MANGLIK, R. M. (2007). PLATE HEAT EXCHANGERS: DESIGN, APPLICATIONS AND PERFORMANCE. WIT PRESS.
[5] BEJAN, A. (2013). CONVECTION HEAT TRANSFER. JOHN WILEY & SONS.
[6] KERN, D. Q. (1950). PROCESS HEAT TRANSFER. MCGRAW-HILL.
[7] ÖZISIK, M. N. (1985). HEAT TRANSFER: A BASIC APPROACH. MCGRAW-HILL.
[8] MILLS, A. F. (1995). HEAT TRANSFER. IRWIN.
[9] VERSTEEG, H. K., & MALALASEKERA, W. (2007). AN INTRODUCTION TO COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS: THE FINITE VOLUME METHOD. PEARSON EDUCATION.
[10] Y. A. ÇENGEL AND A. J. GHAJAR, TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA: FUNDAMENTOS Y APLICACIONES, 4TH ED. NEW YORK: MCGRAW-HILL, 2015.
CITAR COMO:
Reyes, P.; de Santiago, A.; Chávez, O.; Rosas, I.; Ambriz, V., "Modelado Matemático de un Intercambiador de Calor de Placas Planas", Revista ELECTRO, Vol. 46, 2024, pp. 321-326.
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