Intercambiador de calor de termosifones bifásicos para uso automotriz

Abstract

RESUMEN: En esta investigación se presenta el diseño térmico, la construcción y caracterización de un intercambiador de calor de tubos termosifones bifásicos. El propósito del diseño del equipo es evaluar su desempeño térmico y aerodinámico bajo condiciones similares a las que se tienen en un radiador automotriz. En este sentido, las pruebas experimentales a las que fue sometido el intercambiador de calor se llevaron a cabo a velocidades típicas del andar de un automóvil; 5, 10 y 15 m/s de aire de impacto. Se diseñó y se construyó un túnel de viento para caracterizar el intercambiador de calor. Este ducto fue manufacturado en madera y se le acopló una sección de pruebas del mismo material donde se instalaron los tubos termosifones a la altura de la zona de condensación. Para la zona de los evaporadores, le fue adaptado un contenedor de cobre donde se insertaron los tubos termosifones. Las pruebas experimentales se desarrollaron en el Laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Aplicada. Los resultados muestran un desempeño térmico superior para las velocidades del aire más bajas en la matriz experimental. El equipo mostró valores de eficiencia térmica cercanos al 90%, los cuales favorecen sus características. Para velocidades altas se presenta una disminución considerable del calor disipado en la zona de condensación y un incremento en la caída de presión del flujo; sin embargo, estos valores para las tres condiciones de prueba resultan satisfactorios si se compara con un radiador automotriz convencional. ABSTRACT: The thermal design, construction and testing of a heat pipes heat exchanger is presented in the current research. This design was intended to assess its aerothermal performance under typical automotive conditions, simulating the airflow and temperatures reached. In the same way, tests carried out in the heat exchanger are considering windspeed at 5, 10 and 15 m/s. A windspeed tunnel was built in order to evaluate the aerothermal performance of the heat exchanger. This duct is made of wood and fitted with a testing section manufactured in the same material. The heat pipes were installed on this testing. The condensation zone of that tubes was exposed to the upstream flow into the windspeed tunnel. Regarding evaporation area, a cooper container was designed and built were the bunch of heat pipes were fitted. The whole tests were developed at Laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Aplicada. According to the experimental planning, results show a better thermal performance at lower velocities in the condensation zones. The heat exchanger device shows satisfactory results in terms of thermal efficiency nearby 90%, which highlights the good features of this design. At higher velocities the heat dissipation decreases in a sharply way but also the pressure drop rises dramatically; however, pressure drop values presented on this work are acceptable if these are compared with those in typical automotive radiators.