acondicionamiento térmico con sustancias de cambio de fase

8/17/2019 Acondicionamiento Térmico Con Sustancias de Cambio de Fase

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RESUMEN En este trabajo se presenta un modelo que describe el acondicionamiento

térmico de un recinto utilizando una sustancia de cambio de fase Se

realiza un an!lisis del coeficiente con"ecti"o in"olucrado El sistema

consiste en dos recintos, en los cuales a tra"és de una de sus paredeslaterales ingresa un flujo de calor constante #no de los recintos tiene

ane$ada una capa de grasa org!nica y se compara térmicamente con el de

un local testigo sin esta sustancia %a modelaci&n se realiza utilizando el

programa S'M#S(% %os "alores de temperatura obtenidos de la

simulaci&n numérica concuerdan con los e$perimentales con diferentes

grados de aceptaci&n, seg)n la correlaci&n empleada para el coeficiente

con"ecti"o


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DISPOSITIVO EXPERIMENTAL

yx

y

x

Calefactor Grasa Orgánica

Local s

Placa de Aluminio

Termocuplas

Ts9 Ts6 Ts4 Ts2Ts0

Tvs

Tps

Tg4 Tg0

Tg9 Tg6 Tg2

Tpg

TvgLocal g

Tg

l!" cm

#

!"cm


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RESULTADOS EXPERIMENTALES

en contacto con elambiente e$terior aislado té!i"a!#$t#d#l !#dio "o$ %$a&la"a d# &oli#sti#$o#'&a$dido.

E'i#$"ia ()

E'i#$"ia *)


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Se presenta el perfil térmico en funci&n del tiempo en el interior de losrecintos *s y g+, para la e$periencia con una potencia de - . %a etapa de

calentamiento dura /0 1oras, obser"!ndose que el perfil térmico alcanza elestado estacionario a las 2 1oras de iniciado el proceso, manteniéndoseestable a)n cuando continua ingresando calor al sistema, lo que e"idencia lainfluencia del entorno


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Se presenta, en la 3igura 0, la distribuci&n de temperaturas en funci&ndel tiempo en ambos recintos *s y g+ para la e$periencia /, la potenciaes de 452 . %a etapa de calentamiento dura / 1oras, obser"!ndoseque el perfil térmico sigue creciendo en el tiempo sin alcanzar elestado estacionario


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>oeficientes de transferencia con"ecti"os, para la e$periencia ,obtenidos con el método pseudo?te&rico: Alamdari and 7ammond *1+,A6bi and 7atton *1/+, %iu and A6bi *18+ y los e$perimentalese *1e$p+

En ambos locales ensayados *s y g+ los coeficientes pseudote&ricos obtenidos dan"alores m!s bajos que los medidos e$perimentalmente %os "alores de loscoeficientes con"ecti"os para el caso del local sin =>M son m!s pr&$imos entre síEn el caso del local acondicionado con grasa se obser"a mayor dispersi&n para los

"alores obtenidos, la presencia del material de cambio de fase impone otradin!mica al comportamiento de este local


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RESULTADOS DE LASIMULACI+N NUMÉRICA

E'i#$"ia () >onjuntointegrado por losdos recintos, elmaterial decambio de fase yla placacalefactora en

contacto con elambiente e$terior

En este caso se considera que: 7ay tres nodos principales de temperatura: interior

de la grasa *@AS+, local acondicionado con grasa*%A@+ y local sin acondicionamiento *%SA+, cada uno

de los cuales tiene su correspondiente masa térmica*@AS, %SA, %A@+, los dem!s son nodos secundarios

El flujo de calor *>A%E+ que representa elsuministrado por la placa calefactora incide sobre lasuperficie de una placa de aluminio *>7SA y >7%A+

que adosada a la pared de los recintos de "idrio,uniformiza la temperatura El flujo de calor aplicadoes de /< .m/

%a temperatura del ambiente e$terior *AMB+ est!conectado a una fuente de temperatura constante

igual a 0 C> *temperatura ambiente del laboratorio+


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%a transferencia de calor por conducci&n se considera en los siguienteselementos del circuito:@rasa *D+ con un espesor de


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Fiagrama del circuito propuesto para laE$periencia


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Se 1a simulado el sistema para las cuatro correlaciones de coeficientes con"ecti"os *1, 1/,18, 1e$pe + que ingresan a tra"és de los arc1i"os 7>(GV@ y 7>(GVS para ambos recintos,%a Habla corresponde a los "alores de la capacidad calorífica de la grasa, que tiene encuenta el cambio de fase que la grasa e$perimenta entre los 85 y 0/ C>%a Habla / corresponde a los "alores de temperatura e$perimentales del local acondicionado

*%A@+%a Habla 8 corresponde a los "alores de temperatura e$perimentales del local noacondicionado *%SA+ Ambas se leen a tra"és del cuadro HAB%AIA>7'V(, que permite elacceso a distintos arc1i"os de datos *Hemp%A@;


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R#s%ltados si!%lados , #'i!#$tal#s &aa la #'i#$"ia (.Se grafican las temperaturas en el centro de ambos locales: el acondicionado *%A@+ y el noacondicionado *%SA+ %os resultados simulados corresponden al coeficiente con"ecti"o 18*pseudotéorico+ para el recinto acondicionado con grasa y al coeficiente 1 *pseudotéorico+para el recinto sin acondicionamiento

%os resultadosobtenidos con 1 para elrecinto acondicionadocon grasa y con 18 parael recinto sinacondicionamiento,muestran uncomportamiento similarSi se simula el sistemaempleando lascorrelaciones 1/ y

1e$pe, en general, los"alores simulados sonmayores a lose$perimentales y seobser"a una mayordispersi&n

Se obser"a que 1ay un acuerdo aceptable entre los"alores e$perimentales y los simulados


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E'i#$"ia *) >onjunto integrado por dos recintos, el material de cambiode fase y la placa calefactora aislado térmicamente del medio e$terior

%a aislaci&n se realiza con placas de poliestireno e$pandido *D


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R#s%ltados #'i!#$tal#s , si!%lados &aa la #'i#$"ia *

#sando para el coeficiente con"ecti"o la correlaci&n 1/ *pseudote&rico+ para ellocal acondicionado con grasa y 18 para el local sin acondicionar

%os "alores detemperatura obtenidos dela simulaci&n para amboslocales presentan el

siguiente comportamiento:son superiores a losobtenidose$perimentalmente, en laetapa inicial *transitoria+ yson inferiores después delas ; 1oras de iniciado el

calentamientoEn este aspecto se obser"adebe mejorarse el modelopara reproducir los "alorese$perimentales, sobretodo en la etapatransitoria


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CONCLUSIONES %as grasas org!nicas de origen "egetal y animal, tienen propiedades físicas que

las 1acen adecuadas para lle"ar a cabo el acondicionamiento térmico de recintospara di"ersos usos, adem!s de estar disponibles en plaza a costos razonables%os resultados e$perimentales permiten inferir que la sustancia de cambio defase empleada en este trabajo puede retrasar la onda térmica pro"eniente de

una fuente de calor =ara la e$periencia , comparando los locales acondicionados y sin acondicionar,

se obser"a que en el caso del recinto sin acondicionar los diferentes "alores de1, 1/, 18 y 1e$pe presentan una menor dispersi&n =ara el recintoacondicionado con el material de cambio de fase los "alores de 1 obtenidospresentan una mayor "ariaci&n, lo que muestra que el fen&meno de con"ecci&n

natural se debe seguir estudiando específicamente en presencia de materialesde cambio de fase

El programa S'M#S(%, permite e"aluar el comportamiento térmico de di"ersossistemas físicos, en particular, los problemas de transferencia de calor con ysin cambio de fase En este caso, el programa permite e"aluar de manera

sencilla, diferentes correlaciones del coeficiente de transferencia con"ecti"oconsideradas, como así también la comparaci&n con los datos e$perimentales


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Fe los resultados de la simulaci&n, para la e$periencia , se obser"a queusando la correlaci&n del coeficiente con"ecti"o, 18, para el recintoacondicionado con grasa y del coeficiente, 1, para el recinto sinacondicionamiento, 1ay un acuerdo aceptable entre los "alorese$perimentales y los simulados =ara el caso del recinto sin acondicionar, los

resultados simulados ajustan mejor que para el caso del recintoacondicionado En este aspecto 1ay algunas propiedades del material decambio de fase que deben determinarse con mayor precisi&n

En el caso de la e$periencia /, la correlaci&n para el coeficiente con"ecti"o

que mejor ajusta los "alores simulados a los e$perimentales es 1/ para elrecinto sin acondicionar y 18 para el recinto acondicionado con grasa Seobser"a que el modelo debe mejorarse para reproducir los "alorese$perimentales, sobre todo en la etapa transitoria


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¡¡MUCHAS GRACIAS!!!

acondicionamiento térmico con sustancias de cambio de fase

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