Análisis exergético comparativo entre intercambiadores de calor // A comparative exergetic analysis of compact heat exchangers

Rubén Borrajo-Pérez, Diego Quintero-Cabrera, Juan José González-Bayón

Resumen

Los intercambiadores de calor son equipos de importancia primordial en la industria y en
aplicaciones domésticas en general. El trabajo está relacionado con el area de la intensificacion de la
transferencia de calor en intercambiadores de calor compactos y la comparación entre diferentes
tipos de superficies intensificadas. La comparación es realizada a partir del análisis de la exergía
destruída por la superfície de intercambio como resultado de las perdidas por fricción y del
intercambio térmico entre cuerpos con diferencia finita de temperaturas. El análisis de Segunda Ley
de la Termodinámica permite identificar en que superfície de intercambio se genera mas entropía.
Como resultado fundamental se obtiene la dependencia entre la exergía destruída y el
espaciamiento transversal para una superfície formada por una fila de tubos elipticos a diferentes
valores del numero de Reynolds. Se identifica al intercambio térmico como la de mayor aporte a la
entropía generada. Finalmente se demuestra la viabilidad de la intensificación de la transferencia de
calor empleando generadores de vórtices en intercambiadores de calor.


Palabras claves: generadores de vórtices, intecambiadores de calor compactos, tubos elípticos, exergía.

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Abstract
The heat exchangers are important devices in both industry and household applications. This work is
about heat transfer enhancement in heat exchangers surface. Many heat transfer enhancement
techniques can be applied and then a comparative tool is needed to evaluate its performance.
Thermodynamics is one of these tools and the exergetic analysis can be applied to heat exchanger
surfaces. The exergy destroyed because both of thermal exchange between bodies with different
temperatures and destroyed by friction drag is calculated. These results are used to compare heat
exchanger surfaces. Heat exchanger surfaces in smooth configuration and the same surfaces using
vortex generator as enhancement technique were compared. Results show the relationship between
generated entropy, transversal pitch and Reynolds number. The technique employed was very useful
and the advantage of using vortex generator on heat exchanger surfaces was proved.


Key words: vortex generators, compact heat exchanger, elliptical tubes, exergy.

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