Desarrollo y validación experimental de modelos de transferencia de calor y masa avanzados para la condensación de refrigerantes usados en sistemas de refrigeración por compresión

Resumo

O obxectivo desta tese doutoral é o estudo teórico e experimental do proceso de condensación en tubos verticais en condicións de operación similares ás utilizadas en sistemas de refrixeración por compresión de vapor. No marco do estudo teórico, o obxectivo principal é o desenvolvemento e resolución numérica dun modelo matemático avanzado que permita simular ou modelar o proceso de condensación (fenómenos de transferencia de calor e masa) a partir das ecuacións de conservación da masa, cantidade de movemento e enerxía. A día de hoxe non hai moitos modelos CFD que permitan simular correctamente estes procesos, polo que con esta tese preténdese avanzar neste campo, limitando por agora o seu uso a unha configuración sinxela e utilizando como refrigerante unha sustancia pura. A configuración sinxela que se elixiu é a dun tubo liso vertical, xa que nela resultará máis fácil identificar os dominios líquido-vapor e, por tanto, definir correctamente a posición da interfase líquido-vapor. Doutra banda, tamén levará a cabo un estudo experimental para a configuración descrita. O estudo experimental servirá, por unha banda, para facer unha validación do modelo matemático mediante a súa comparación con ensaios experimentais. Doutra banda, o estudo experimental permitirá avaliar o efecto do grao de recalentamiento da fase vapor á entrada do condensador. En sistemas de refrixeración por compresión, o refrigerante adoita entrar ao condensador en condicións de vapor recalentado, con valores do grao de recalentamiento da orde de 20-30°C. A maior parte dos estudos experimentais sobre condensación adoitan considerar condicións de vapor saturado, polo que nesta tese preténdese avaliar se as correlacións dispoñibles na literatura científica seguen sendo aplicables para as condicións de funcionamento típicas atopadas en sistemas de refrixeración por compresión de vapor. Para poder levar a cabo o estudo experimental, foi necesario o deseño, construción e avaliación dun prototipo experimental que permitise caracterizar o proceso de condensación de refrigerantes en tubos verticais e en condicións de operacions similares ás utilizadas en sistemas de refrixeración de vapor.