Análisis de enfriadores ecológicos para reducir la temperatura ambiente

Análisis de enfriadores ecológicos para reducir la temperatura ambiente

Resumen. Este estudio fue para examinar la reducción de 4. 2 × 3. 1 × 3. 3 m3 de temperatura ambiente mediante un Eco-cooler en lugar de utilizar energía eléctrica. Se utilizó el programa Computacional Fluid Dynamics (CFD) para probar el efecto de la transferencia de calor y predecir el comportamiento de flujo del fluido de manera que se pudiera analizar la temperatura resultante del Eco-enfriador. En el experimento, el rango de velocidad del aire se estableció entre 1-3 m / s para comparar la temperatura obtenida del experimento real y la del análisis del programa CFD. Este estudio reveló que los resultados del programa CFD y los resultados experimentales fueron muy similares; por lo tanto, su discrepancia estuvo entre 0.01 - 2.37% y la temperatura ambiente podría reducirse en 1-3 grados Celsius. El refrigerador ecológico rectangular puede reducir más la temperatura ambiente. El eco enfriador tipo 2 fabricado con botellas rectangulares de 500 mililitros proporciona la temperatura ambiente de reducción más alta, 3,66 C. Además, la reducción de la temperatura ambiente depende de la velocidad del aire y el tamaño del Eco-cooler.

Palabras clave: Eco-enfriador, Dinámica de fluidos computacional, Reducción de temperatura ambiente

1. Introducción

El clima cálido es un problema común en todo el mundo. Para solucionar este problema, generalmente se utilizan las tecnologías de ventiladores eléctricos y acondicionadores de aire. Sin embargo, la solución es bastante costosa y desperdicia recursos eléctricos, particularmente en algunas áreas donde la gente no tiene acceso a la electricidad o donde la electricidad no es suficiente para suministrar energía a los acondicionadores de aire. Además, una temperatura más alta afecta el trabajo de las personas según la investigación de [1-3], lo que sugiere que el rendimiento de las personas disminuye cuando aumenta la temperatura ambiente.

El eco-refrigerador que ha sido diseñado por Ashis Paul [4] es una tecnología de enfriamiento sin electricidad que es más barata en comparación con otras tecnologías. Es un dispositivo que consta de rejillas de boquillas hechas de botellas reutilizadas que se cortan por la mitad y los bordes se insertan en una hoja de cartón. Luego, el Eco-Cooler se fija a una ventana que está en la dirección del flujo de aire máximo de modo que el extremo más ancho de las botellas mire hacia afuera. El aire pasa a través de las botellas y se comprime al pasar por el cuello. El aire comprimido que sale del borde se expandirá rápidamente y proporcionará aire más frío. [5] estudiado el enfriamiento del aire se observa sin ninguna aplicación de fuente externa, acondicionador de aire sin electricidad que redujo la temperatura de 2.7 ° C.La dinámica de fluidos computacional (CFD) es más diversa y puede proporcionar datos más completos para simulaciones temporales de temperatura interior. Popovici [6] estudia sistemas de refrigeración y aire acondicionado (HVAC) en verano e invierno utilizando ANSYS-Fluent. Fang and the Board [7] utilizan modelos de red y CFD integrados para calcular la distribución. La temperatura del aire en la oficina con aire acondicionado.

Los objetivos de esta investigación son diseñar un Eco-cooler adecuado para reducir la temperatura ambiente en 4.2 ×

3,1 × 3,3 m3, para comparar los resultados de temperatura del análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) y el experimento real para encontrar la discrepancia y estudiar su viabilidad económica y su valor.

2. Revisión de publicaciones relacionadas

Una boquilla es un dispositivo diseñado para controlar la dirección o las características del flujo de un fluido (especialmente para aumentar la velocidad) cuando sale (o ingresa) a una cámara o tubería cerrada. Una boquilla es a menudo una tubería o tubo de diferentes áreas de sección transversal y se puede usar para dirigir o modificar el flujo de un fluido (líquido o gas). Las boquillas se utilizan con frecuencia para controlar la tasa de flujo, la velocidad, la dirección, la masa, la forma y / o la presión de la corriente que emerge de ellas. En una boquilla, la velocidad del fluido aumenta a expensas de su energía de presión [8]. Su principio de funcionamiento se muestra en la Fig. 1. En la solución de boquilla, se utilizan 3 ecuaciones de acuerdo con las siguientes leyes.

[pic 1]

Fig. 1: Dirección de flujo del fluido a través de la boquilla [8]

1. La ley de conservación de la energía Esta ley significa que la energía no se puede crear ni destruir; más bien, solo se puede transformar o transferir de una forma a otra como lo muestra la ecuación (1) [8]:

[pic 2]

2. La ley de conservación de la masa

Según la ley de conservación de la masa, la masa de los productos debe ser igual a la masa de los reactivos como se muestra en la ecuación (2) [8]:

[pic 3]

3. La ley del gas ideal

La ecuación de esta ley es (3) [8]:

[pic 4]

; donde q = relación de transferencia de calor (kJ / kg)

             hi, ho = entalpías de entrada y salida (kJ / kg

            cin, cout = velocidad del aire de entrada y salida (m / s)

            in, out = densidades de aire de entrada y salida (kg / m

            Ain, Aout = áreas de entrada y salida (m2)

            P = presión (N / m2)

            R = constante de aire

            T = temperatura absoluta (K)

Además de las leyes anteriores, se debe realizar una simulación de CFD para ayudar al análisis preliminar. Las simulaciones se pueden realizar en régimen de estado estacionario, utilizando flujo turbulento y el modelo k-ε, apropiado para la evaluación de la transferencia de calor y el flujo de aire para un sistema cerrado [9]. La simulación numérica se realiza mediante la herramienta CFD, las ecuaciones diferenciales de transferencia de calor y mecánica de fluidos se resolvieron como las siguientes ecuaciones [10]:

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