EJERCICIO INTERCAMBIADOR DE CALOR COMSOL

PROYECTO DE FENOMENOS

ANGIE LIZET ORTIZ NIÑO

JACKELINE PINEDA GIL

JUIAN ANDRES COTE SUAREZ

IVAN ORDOÑEZ SEPULVEDA

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BUCARAMANGA

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICO-MECANICAS

INGENIERIA EN ENERGIA

BUCARAMANGA

2014

Suposiciones

1. Isotrópico

2. 2D

3. Estado estable

4. Densidad definida por el problema no por el material

5. CP dependiente de temperatura (variable)

6. Viscosidad dinámica dependiente de temperatura (variable)

7. Hay un perfil de velocidad parabólico en dirección

PASO A PASO

Componente

1. Clic derecho en Home y seleccionamos Componente > 2D.

Parámetros

Definimos los parámetros que nos daba el ejercicio es decir, los valores que nunca cambian durante el problema planteado.

1. Clic derecho en Home y seleccionamos Parámetros, que se completa con los valores que el ejercicio nos señala.

Geometría

Construiremos la geometría de nuestro ejercicio en este caso un intercambiado de calor.

1. Hacemos clic en Geometría

2. Hacemos clic en Más primitivas, seleccionando curva paramétrica.

3. Completamos las respectivas casillas de parámetro: Nombre, Mínimo, Máximo.

4. Completamos las respectivas casillas de expresiones: x, y.

5. Las casillas restantes las dejamos en cero o los datos que COMSOL contenga ya que no las necesitamos para nuestro ejercicio.

6. Oprimimos clic derecho en Curva paramétrica 1 ya creada y seleccionamos Duplicar creando Curva paramétrica 2.

7. Se dejan igual las casillas de parámetro; modificamos en la casilla de expresiones solamente a y , agregándole a la expresión un signo menos.

8. Creamos tres líneas con los siguientes puntos de control respectivamente.

9. Hacemos clic en Construir todo.

10. Hacemos clic en Conversiones y seleccionamos Convertir a sólido.

Física

Seleccionaremos los respectivos fenómenos de transporte que están presentes en un intercambiador.

• Cantidad de movimiento

1. Hacemos clic en Física y seleccionamos Añadir física.

2. Seleccionamos Flujo de fluido > Flujo monofásico> Flujo laminar (Cantidad de movimiento).

3. Hacemos clic en Definiciones y seleccionamos Variables, determinando dos expresiones para el Cp (c=190.86-0.977*T+0.019*T^2-5.6e-5*T^3) y la viscosidad (eta1=0.11021-9.386e-4*T+2.684e-6*T^2) ya que nuestras físicas las solicitan.

4. Seleccionamos propiedad de los Fluidos y en Selección de dominios, seleccionamos todos los dominios.

5. Seleccionamos propiedad de los Fluidos y completamos los valores de densidad y viscosidad dinámica los cuales llamamos roc y eta1 respectivamente.

6. Determinamos nuestra primera frontera, clic derecho en Flujo laminar y seleccionamos Pared

7. En Pared seleccionamos los contornos 6 y 7.

8. Determinamos nuestra segunda frontera, clic derecho en Flujo laminar y seleccionamos Entrada.

9. En Entrada seleccionamos los contornos 1 y 2

10. Seleccionamos en Condiciones de contorno ,Flujo laminar de entrada

11. Seleccionamos en Flujo laminar de entrada, Velocidad media.

12. Completamos las respectivas casillas de Velocidad media con los parámetros definidos.

13. Determinamos nuestra tercera frontera, clic derecho en Flujo laminar y seleccionamos Salida.

14. En Salida seleccionamos los contornos 4 y 5.

• Transferencia de calor

1. Hacemos clic en Física y seleccionamos Añadir física.

2. Seleccionamos Transferencia de calor > Transferencia de calor en fluidos.

3. Seleccionamos Transferencia de calor en fluidos en el hijo y en Selección de dominios, seleccionamos todos los dominios.

4. En Transferencia de calor en fluidos en el hijo modificamos Campo de velocidad

5. En Transferencia de calor en fluidos en el hijo modificamos Conducción de calor de fluido y Termodinámica , fluido : kc, roc, cp ,con valores y expresiones ya inicializados en parámetros y variables

6. Determinamos nuestra primera frontera, clic derecho en Transferencia de calor en fluidos en el padre y seleccionamos Temperatura, creando Temperatura 1.

7. En Temperatura 1 seleccionamos contornos 1 y 2, y modificamos T0 por Tin.

8. Determinamos nuestra segunda frontera, clic derecho en Transferencia de calor en fluidos en el padre y seleccionamos Temperatura, creando Temperatura 2.

9. En Temperatura 2 seleccionamos contornos 6 y 7, y modificamos T0 por Th.

10. Determinamos nuestra tercera frontera, clic derecho en Transferencia de calor en fluidos en el padre y seleccionamos Flujo de salida.

11. En Flujo de salida seleccionamos contornos 4 y 5.

Malla

1. Hacemos clic en Mallar seleccionamos Extremadamente fina.

2. Seleccionamos construir Malla.

Estudio

1. Hacemos clic en Estudio seleccionamos Estacionario y añadir estudio.

2. Hacemos clic en Calcular Estudio.

Resultados

• Perfil de velocidad

• Perfil de temperatura

Preguntas

1. ¿Qué es y que función tiene un intercambiador de calor?

_Uno de los dispositivos más utilizados en aplicaciones industriales son intercambiadores de calor, que se utilizan para transferir el calor de un medio a otro. Intercambiadores de calor se utilizan tanto para enfriamiento y calentamiento de fluidos y materiales sólidos

2. ¿Cómo se comporta la temperatura dentro del intercambiador?

_La temperatura será mayor en las paredes del intercambiador e ira disminuyendo a medida que se acerca al centro

3. ¿Por qué se utilizan dos físicas para el ejercicio?

_Se utilizan dos físicas: la primera que es cantidad de movimiento ya que el flujo posee una velocidad y la segunda transferencia de calor de fluidos ya que se transfiere calor de un fluido a otro.

4. ¿Cómo se comportara la velocidad dentro del intercambiador de calor?

_La velocidad será mayor en el centro y disminuirá a medida que se acerca a las paredes ya que el perfil de velocidad definido en el problema es parabólico.

5. ¿Qué tipo de transferencia de calor se presenta?

_Por convección por el hecho de que es un fluido; se transfiere de las paredes que está a mayor temperatura hacia el fluido que está a menor temperatura.

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