Tema 10. Dinámica y funciones de la Atmosfera 2024
10)2017-2_Álvarez Cirerol_Gibrán Gabriel
1. Operaciones Unitarias II
“Análisis del rendimiento del enfriamiento
por evaporación directa en el verano en
India”
Alumno: Alvarez Cirerol Gibran Gabriel
28 de septiembre del 2017
2. Análisis del rendimiento del enfriamiento por
evaporación directa en el verano en India
Autores:
Sushant Sachdeva; Colegio Oriental de Tecnología de Bhopal, Bhopal, India
Dr. Rajput S.P.S,Instituto Nacional de Tecnología Maulana Azad, India
Kothari ,Rajiv Gandhi Proudyogiki Vishwavidyalaya, India
REVISTA INTERNACIONAL DE INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA AERONÁUTICA
MECÁNICA
ISSN (ONLINE): 2321-3051
Vol.3 Número 12,
Diciembre 2015
Pgs: 131-141
3. Índice
I. Resumen
II. Introducción
III. Refrigeración por Evaporación Directa(DIC)
IV. Variación en la Eficiencia de Saturación
V. Temperatura de salida y caída de la temperatura del aire
VI. Variación del número de Nusselt (Nu)
VII. Variación en el número de unidades de transferencia (NTU)
VIII. Variación en el coeficiente de transferencia de calor convectivo (hc)
IX. Variación de la capacidad de refrigeración (CC)
X. Variación en el consumo de agua
XI. Coeficiente de operatividad (COP)
XII. Conclusión
5. I.Resumen
En este trabajo se presenta el análisis de
DEC(Enfriamiento por evaporación directa) sobre la base
de calor y transferencia de masa.
Las almohadillas de diferentes espesores se utilizan para
encontrar las variaciones en algunos parámetros
importantes como la eficacia de la saturación del bulbo
húmedo, COP(Coeficiente de operatividad), Nn(No. De
Nusselt), NTU(unidad de medición para la turbidez),
CC(capacidad de refrigeración ), etc.
6. I.Resumen
Se observa que con el aumento del espesor de las
almohadillas de refrigeración, aumenta la efectividad de
la saturación del bulbo húmedo y con el aumento de la
velocidad en la superficie la eficacia de la saturación del
bulbo húmedo disminuye.
8. II.Introducción
Se cree que el enfriamiento por evaporación se utilizó por
primera vez en el antiguo Egipto, alrededor de 1000 A.D.
Durante ese período se utilizó el enfriamiento por
evaporación para la conservación de los alimentos contra las
condiciones climáticas calientes.
En el caso de la refrigeración por evaporación, parte del
calor sensible de aire caliente se convierte en el calor
latente de agua que es responsable de la evaporación
del agua. Para la evaporación del agua se produce
pulverización de agua, almohadillas de fibras porosas,
papeles de celulosa, etc.
9. II.Introducción
En base al contacto del agua y el aire, el sistema de enfriamiento
evaporativo se puede clasificar en dos categorías, primero el sistema
de enfriamiento evaporativo directo (DEC) y el segundo el sistema de
enfriamiento evaporativo indirecto (IEC).
En caso de DEC se produce el contacto directo del aire y el agua. Y en
el caso de IEC siempre hay una película o lámina de materia que
permite que sólo el calor sensible de aire caliente pase para ser
transferido de un lado a otro lado.
11. III.Refrigeración por Evaporación Directa(DIC)
Como el aire caliente y húmedo a la temperatura T pasa
sobre la superficie húmeda a la temperatura Ts la
transferencia de calor tiene lugar debido a la diferencia
de temperatura.
La transferencia de masa también tiene lugar debido a la
diferencia en la humedad absoluta Ws del aire cerca de
la superficie húmeda y la humedad absoluta del aire que
fluye W.
12. III.Refrigeración por Evaporación Directa(DIC)
La transferencia de calor
sensible a través de una
pequeña área elemental dA
está dada por:
Donde hc es el coeficiente de
transferencia de calor
convectico.
13. III.Refrigeración por Evaporación Directa(DIC)
Como sabemos que el valor del coeficiente de transferencia de
calor hc se determina a partir del valor de Nu. También sabemos
que la tasa de la transferencia de vapor entre el aire cerca de la
superficie húmeda y el flujo de aire en masa está dada por:
Donde hm es el coeficiente de transferencia de masa convectiva.
14. III.Refrigeración por Evaporación Directa(DIC)
Sobre la base de la conservación de la energía, la transferencia
de calor latente en la interfaz aire-líquido viene dada por:
Donde hLvs es la entalpía específica de vaporización. Al
combinar las ecuaciones 1, 2 y 3 obtenemos el flujo de calor,
La eq. 4 representa la suma de calor transferido debido a la
diferencia de temperatura y humedad absoluta.
17. La eficiencia de saturación de bulbo húmedo de DEC disminuye con el aumento
del caudal másico de aire.
Esto se espera porque con el aumento de la tasa de flujo de masa de aire, el
aire tiene menor tiempo de contacto con la capa de agua causando menos
evaporación del agua.
IV.Variación en la Eficiencia de Saturación
19. V.Temperatura de salida y caída de la temperatura
del aire
La eficiencia de saturación tiene un impacto directo en la
temperatura de salida del aire. Con el aumento de la velocidad
del aire y la disminución en el espesor de las almohadillas, la
caída de temperatura disminuye y la temperatura de salida
correspondiente del aire aumenta de 23,6 ° C a 27,8 ° C
cuando la temperatura de entrada es de 33,4 ° C y de manera
similar la temperatura de salida del aire aumenta de 23,90C a
31,20C cuando la temperatura de entrada es 40.20C.
21. En el presente estudio se encontró que el número de Nusselt (Nu)
varió con el espesor de y el número de Reynolds. Para pastillas de 5
cm de espesor, Nu varió de 1,67 a 7,01, para pastillas de 10 cm de
grosor Nu varió de 1,54 a 6,45 y para pastillas de 15 cm de grosor Nu
varió de 1,47 a 6,14. La variación global en el Nu es de 1,47 a 7,01.
VI.Variación del número de Nusselt (Nu)
23. VII.Variación en el número de unidades de transferencia (NTU)
En el presente estudio se ha encontrado que el número de unidades
de transferencia (NTU) varió con el grosor de las pastillas y el número
de Reynolds. Para las pastillas de 5 cm de grosor la NTU varió de 0,71
a 1,01, para las pastillas de 10 cm de grosor la NTU varió de 1,30 a
1,86 y para las pastillas de 15 cm de grosor la NTU varió de 1,86 a
2,66. La variación global en la NTU es de 0,71 a 2,66.
25. VIII.Variación en el coeficiente de transferencia de calor
convectivo (hc)
En el presente estudio se ha encontrado que el coeficiente de transferencia
de calor varió con el espesor de las pastillas y el número de Reynolds. Para
cojines de 5 cm de espesor el coeficiente de transferencia de calor varió de
22,14 a 92,84 KJ / m2-K, para cojines de 10 cm de espesor el coeficiente de
transferencia de calor varió de 20,37 a 85,43 KJ / m2-K y para cojinetes de
15 cm de espesor el coeficiente de transferencia varió de 19,41 a 81,37 KJ /
m2 - K.
27. IX.Variación de la capacidad de refrigeración (CC)
En el presente estudio se ha encontrado que la capacidad de
enfriamiento varió con el espesor de las almohadillas, el número de
Reynolds y la temperatura de entrada de bulbo seco del aire.
En el caso de temperatura de bulbo seco de entrada de 33,4ºC, la
capacidad de refrigeración global varió de 7523 a 24590 KJ / h. Para
cubiertas de 5 cm de grosor la capacidad de enfriamiento varió de 5146
a 24590 KJ / h, para cubiertas de 10 cm de espesor la capacidad de
enfriamiento varió de 6831 a 35313 KJ / h y para cubiertas de 15 cm de
espesor la capacidad de refrigeración varió de 7523 a 40966 KJ / hr.
29. X.Variación en el consumo de agua
En el presente estudio se encontró que la tasa de consumo de agua varió
con el espesor de las almohadillas y la velocidad de la cara. Para las
almohadillas de 5 cm de espesor, la tasa de consumo de agua varió de
0,77 a 3,71 g / s, para cojines de 10 cm de espesor la tasa de consumo de
agua varió de 1,04 a 5,49 g / s y para cojines de 15 cm de espesor la tasa
de consumo de agua varió de 1,15 a 6,39 g / . La variación global en la
tasa de consumo de agua es de 0,77 a 6,39 g / s.
31. XI.Coeficiente de operatividad (COP)
En el presente estudio se encontró que la COP variaba con el espesor
de la velocidad y la cara. Para almohadillas de 5 cm de espesor la COP
varió de 10,2 a 32,5, para las almohadillas de 10 cm de grosor la COP
varió de 13,6 a 46,7 y para las de 15 cm de espesor la COP varió de
14,9 a 52,9. La variación global en el COP de agua es de 10.2 a 52.9.
33. XII.Conclusión
Después de décadas de investigación y desarrollo en el campo
de la refrigeración evaporativa en la optimización de diseño de
sistemas y procesos no se pudo lograr su aprovechamiento a
gran escala. Esto se debe a la alta dependencia del proceso de
enfriamiento por evaporación en los parámetros ambientales.
La tecnología de refrigeración por evaporación es respetuosa
con el medio ambiente.
