Investigación experimental de un enfriador por evaporación indirecta que consiste en un disipador de calor incrustado en cerámica porosa

UNIVERSIDAD DE SONORADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y

METALURGÍA

Presenta: Plascencia Martínez Damian FranciscoExpediente: 211200252Curso: Operaciones Unitarias II

Miércoles 25 de Febrero del 2015

Nombre del Artículo:Investigación experimental de un enfriador por evaporación indirecta que consiste en un disipador de calor incrustado en cerámica porosa

Datos del Autor:Saffa Riffat y J. Zhu

Escuela del entorno construido, Universidad de Nottingham, Reino Unido.

Datos de la PublicaciónThe Journal of Engineering Research ,Volumen 1

Año de Publicación: 2004Páginas 46-52

Fecha de Aceptación: 5 de Noviembre del 2003

Índice

• INTRODUCCIÓN

• METODOLOGÍA

• CONSTRUCCIÓN DEL ENFRIADOR

• EXPERIMENTACIÓN

• RESULTADOS Y DISCUSIÓN

• CONCLUSIONES

INTRODUCCIÓN

• Las condiciones necesarias para vivir y trabajar en un estado de confort han causado que la demanda de aire acondicionados aumente considerablemente.

• El uso excesivo de los sistemas tiene un alto impacto ambiental.

Enfriadores de Evaporación Directa

• Es un método que esta basado en el enfriamiento evaporativo.

• Se requieren cambiar las condiciones del aire de la habitación a enfriar, puede tener un buen rendimiento energético pero se añade humedad a la habitación a enfriar.

Enfriadores de evaporación indirecta

• Los enfriadores de evaporación indirecta usan la evaporación de la humedad del aire exterior para producir el efecto de enfriamiento, sin añadir humedad a la habitación.

• Ha sido extensamente usado en acondicionamiento de aire a nivel industrial y comercial (Joudi and Mehdi,2000:Suri,2001).

METODOLOGÍA

Descripción del enfriador

• Las unidades de enfriamiento consisten en un disipador de calor incrustado en cerámica porosa que se llena de agua. Cuando el aire seco pasa por la superficie de la cerámica se crea un fenómeno de «sifoneo», por lo que el agua se va a la superficie de los poros.

• La corriente de aire de alimentación es enfriada cuando pasa por la sección del evaporador del disipador de calor, el calor asociado es absorbido por el fluido contenido en el disipador de calor, por lo cual este se evapora. Este vapor pasa a un condensador y entrega el calor a el agua en la cerámica.

Porosidad de la Cerámica

• La cerámica usada fue hecha de arcilla con 3 porosidades diferentes provenientes del tratamiento con calor que se le dio a cada una.

Espesor de la pared de cerámica

• Se investigó con cerámica de diferentes espesores: 10mm, 15mm, y 20 mm. En este caso las dimensiones exteriores de las cerámicas fueron constantes.

Dimensión Exterior de la Cerámica

• Se investigaron 3 diferentes diámetros exteriores: 60mm, 120 mm y 240 mm, en este caso se mantuvieron constantes otros parámetros.

Conductividad térmica

• Se empaco con fibra de cobre entre la cerámica y el disipador de calor, el calor era transferido del disipador de calor a la cerámica por el agua y la fibra de cobre bajo estas condiciones.

CONSTRUCCIÓN DEL ENFRIADOR

Unidad de Enfriamiento

• Dimensiones del tubo: Diámetro exterior 20mm, Longitud 950 mm, altura de las aletas 15 mm, longitud de la sección de evaporación 350 mm.

• Se uso una malla de pantalla como mecha para el disipador de calor y el fluido de trabajo fue agua destilada.

Enfriador de techo.• Se usaron un grupo de enfriadores de evaporación indirecta

para formar un enfriador de techo completo. Las dimensiones fueron de 450 mm(L), 420 mm(W) y 340 mm (H).

• El aire enfriado era llevado a la habitación y cuando este se calentaba era recirculado.

• El área total superficial para evaporación del agua era de 0.712 m2.

EXPERIMENTACIÓN

Evaluación del Enfriador

• Se evaluaron un total de 9 diferentes tipos de cerámicos divididos en 3 grupos: Diferente porosidad, Diferente diámetro exterior y diferente espesor.

• Se definió como capacidad de enfriamiento

𝑄 =𝑉𝑆𝜌𝐶𝑝(𝑇3 − 𝑇4)

𝑆𝑐

Evaluación del Techo Frío

• Para la evaluación del techo frío se uso una cámara ambiental. Se usaron dos habitaciones idénticas en la cámara con base en el rendimiento de los enfriadores.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Enfriador

• Se reportaron resultados para los 4 diferentes experimentos realizados.

Entrada Entrada

Entrada Entrada

Salida Salida

Salida Salida

EntradaEntrada

Entrada Entrada

Salida Salida

Salida

Salida Salida

Techo Frío

• La variación de temperaturas en ambas habitaciones fueron las mismas, la habitación 1 presentó un descenso de temperatura a los 3 minutos.

CONCLUSIONES

• La capacidad de enfriamiento:

Aumento con la porosidad

Bajo con el espesor de la cerámica

Aumento añadiendo Fibra de Cobre

Usando el techo frío se logró una variación de 3.8 °C por metro cuadrado con evaporación indirecta.