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

Resumen

La presente investigación tuvo como objetivoevaluar la transferencia de calor de gasesde combustión mediante la simulación computacional al insertarun turbulador helicoidal al interior de un tubo de gases,variando sus parámetros de diseño para redistribuir los gases yconseguir un incremento en la turbulencia de gasescon cierto grado de control de su régimen;esto se ha logradovariando el ángulo de ataque y el número de alabeshelicoidales.Para predecir la trasferencia de calor se utilizóla simulación computarizada, los autores Zhang et al.2009, Taher et al. 2012, y Jian et al. 2015utilizaronel software COMSOL Multiphysics versión de prueba como modelo Multifísico No-Isotermal Flow turbulento k-휀y el modelo de conductividad turbulenta Kays-Crawford. Se evaluó los parámetros de transferencia de calor, el coeficientede transferencia de calor que aumentan conforme disminuye el ángulo de ataque con rango de [20º-80º] para los siguientes parámetros, con ánguloóptimo de 65º,caída de presión 131 푃푎, energía cinética de turbulencia 2.11 푚2/푠2y vorticidad 1.05푥104 1/푠, coeficiente de transferencia de calor equivalente 18.956 W/푚퐾para el caso en estudio.Se concluyó que los valores analizados de transferencia de calor y régimen de flujo de gases tienen parámetros óptimosa partir de los cualesse reducenvibraciones y la caída de presión no deseada(Goyder, 2002). Los resultadosobtenidos indicaron que el ángulo de ataque óptimoes de 65º, consiguiéndose unaumento en la transferencia de calor de hasta 15.1%, elcual produjo un efecto, incrementando la velocidaden un 40%.