ANÁLISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR IMPACTO A TRAVÉS DEL NÚMERO DE NUSSELT EN EL PUNTO DE ESTANCAMIENTO SOBRE UNA PLACA PLANA
Transferencia de Calor por Impacto es una geometría aplicada con frecuencia en usos de ingeniería, la mayoría de las veces son aplicados en diseños térmicos donde es obligatorio trasferir una buena cantidad de calor, v.g. en la refrigeración de los alabes de las turbinas gas. El objetivo de este est...
- Autores:
-
Tibabisco Jamaica, Cristian Alfonso
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2018
- Institución:
- Universidad Libre
- Repositorio:
- RIU - Repositorio Institucional UniLibre
- Idioma:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/10901/11559
- Palabra clave:
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Nusselt
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hot
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Calor
Sistema de enfriamiento
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Calor Nusselt placa plana transferencia de calor Punto de estancamiento |
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Transferencia de Calor por Impacto es una geometría aplicada con frecuencia en usos de ingeniería, la mayoría de las veces son aplicados en diseños térmicos donde es obligatorio trasferir una buena cantidad de calor, v.g. en la refrigeración de los alabes de las turbinas gas. El objetivo de este estudio es analizar el Número de Nusselt en el Punto de Estancamiento () por efecto del impacto de un chorro simple de boquilla ranurada sobre una placa plana isotérmica, con la finalidad de encontrar el modelo de turbulencia más adecuado para predicciones en el punto de impacto de esta geometría, y así brindar un apoyo a los diseñadores. Los resultados que se obtienen de los modelos de turbulencia son comparados con datos experimentales, los cuales son tomados de la correlación empírica propuesta por Gardon & Akfirat, 1966 que valora el Número de Nusselt en el Punto de Estancamiento (). Cuatro modelos de turbulencia son usados para estudiar el (), de los cuales fueron escogidos dos modelos de turbulencia RANS (Transitorio SST & Transitorio −−) y dos URANS (SAS & DES), para comparar su exactitud con respecto a los datos experimentales obtenidos de la literatura. Varios espaciamientos de boquilla y placa se usan: desde ⁄=14 hasta ⁄=40. Dos Números de Reynolds son estudiados: desde =11,000 hasta =22,000. La Intensidad de Turbulencia se varía desde: 2% hasta el 10% en la salida de la boquilla. Las geometrias y condiciones de flujo que se mencionan se basan en el estudio experimental, como condiciones de frontera y dominio computacional. Por otra parte, se logra obtener la certeza de que la Intensidad de Turbulencia juega un rol importante como condición de frontera para poder tener buena precisión en las predicciones de (). No obstante, se muestra la influencia que existe entre la Velocidad y la Energía Cinética Turbulenta en la llegada del chorro a la región de impacto Además, se denota que no existe una influencia directa cuando se varía el ancho de la boquilla ranurada. Los modelos obtuvieron diferentes comportamientos, sin embargo, todos fueron comparados bajo cinco criterios: Exactitud, Independencia de Malla, Convergencia, Velocidad de Convergencia y Estabilidad de Resultados. El modelo de turbulencia que mejor representa estos criterios es el Transitorio −−, de esta manera, es recomendable para aplicaciones de Transferencia de Calor por Impacto. |
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Abdon, A., & Sundén, B. (2001). Numerical Investigation of Impingement Heat Transfer Using Linear and Nonlinear Tow-Equiation Turbulence Models. Numerical Heat Transfer, Part A, 40: 563-578. Achari, A. M., & Das, M. K. (2015). Application of Various RANS Based Models Towards Predicting Slot Jet Impingement. Int. J. of Thermal Sciences, pp. 332-351. Ashforth-Frost, S., & Jambunathan, K. (1996). Numerical Prediction of Semi-Comfined Jet Impingement ans Comparison with Experimental Data. Int. J. for Numerical Methods in Fluids, Vol. 23, pp. 296-306. Badra, J., Masri, A., & Behnia, B. (2012). Enhaced Transient Heat Transfer from Arrays of Jets Impinging on a Moving Plate. Heat Transfer Engineering, pp. 361-371 Behnia, M., Parneix, S., & Durbin, P. (1998). Prediction of Heat Tranfer In a Axisymetric Turbulent Jet IMpinging on a Flat Plate. Int. J. Heat Transfer , Vol.41, No.12, pp. 1845-1855. Behnia, M., Parneix, S., Shabany, Y., & Dubin, P. A. (1999). 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Los resultados que se obtienen de los modelos de turbulencia son comparados con datos experimentales, los cuales son tomados de la correlación empírica propuesta por Gardon & Akfirat, 1966 que valora el Número de Nusselt en el Punto de Estancamiento (). Cuatro modelos de turbulencia son usados para estudiar el (), de los cuales fueron escogidos dos modelos de turbulencia RANS (Transitorio SST & Transitorio −−) y dos URANS (SAS & DES), para comparar su exactitud con respecto a los datos experimentales obtenidos de la literatura. Varios espaciamientos de boquilla y placa se usan: desde ⁄=14 hasta ⁄=40. Dos Números de Reynolds son estudiados: desde =11,000 hasta =22,000. La Intensidad de Turbulencia se varía desde: 2% hasta el 10% en la salida de la boquilla. Las geometrias y condiciones de flujo que se mencionan se basan en el estudio experimental, como condiciones de frontera y dominio computacional. Por otra parte, se logra obtener la certeza de que la Intensidad de Turbulencia juega un rol importante como condición de frontera para poder tener buena precisión en las predicciones de (). No obstante, se muestra la influencia que existe entre la Velocidad y la Energía Cinética Turbulenta en la llegada del chorro a la región de impacto Además, se denota que no existe una influencia directa cuando se varía el ancho de la boquilla ranurada. Los modelos obtuvieron diferentes comportamientos, sin embargo, todos fueron comparados bajo cinco criterios: Exactitud, Independencia de Malla, Convergencia, Velocidad de Convergencia y Estabilidad de Resultados. El modelo de turbulencia que mejor representa estos criterios es el Transitorio −−, de esta manera, es recomendable para aplicaciones de Transferencia de Calor por Impacto.PDFapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiainfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2ANÁLISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR IMPACTO A TRAVÉS DEL NÚMERO DE NUSSELT EN EL PUNTO DE ESTANCAMIENTO SOBRE UNA PLACA PLANAHeat transferNusseltpoint of stagnationhotflat plateProceso físicoCalorSistema de enfriamientoTermoquímicaTransmisión térmicaCiencias físicasCalorNusseltplaca planatransferencia de calorPunto de estancamientoTesis de Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisAbdon, A., & Sundén, B. (2001). Numerical Investigation of Impingement Heat Transfer Using Linear and Nonlinear Tow-Equiation Turbulence Models. Numerical Heat Transfer, Part A, 40: 563-578.Achari, A. M., & Das, M. K. (2015). Application of Various RANS Based Models Towards Predicting Slot Jet Impingement. Int. J. of Thermal Sciences, pp. 332-351.Ashforth-Frost, S., & Jambunathan, K. (1996). Numerical Prediction of Semi-Comfined Jet Impingement ans Comparison with Experimental Data. Int. J. for Numerical Methods in Fluids, Vol. 23, pp. 296-306.Badra, J., Masri, A., & Behnia, B. (2012). Enhaced Transient Heat Transfer from Arrays of Jets Impinging on a Moving Plate. Heat Transfer Engineering, pp. 361-371Behnia, M., Parneix, S., & Durbin, P. (1998). Prediction of Heat Tranfer In a Axisymetric Turbulent Jet IMpinging on a Flat Plate. Int. J. Heat Transfer , Vol.41, No.12, pp. 1845-1855.Behnia, M., Parneix, S., Shabany, Y., & Dubin, P. A. (1999). Numerical Study of Turbulent Heat Transfer in Confinde and Unconfined Impinging Jets. Int. J. of Heat and Fluid Flow, pp. 1-9.Brakmann, R., Chen, L., Weigand, B., & Crawford, M. (2016). 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