MODELAMIENTO NUMÉRICO DE EVAPORACIÓN PARA MEZCLAS ZEOTRÓPICAS AL INTERIOR DE TUBOS HORIZONTALES

Las mezclas zeotrópicas, son aquellas que nunca tendrán la misma composiciónde líquido y vapor en el estado de equilibrio líquido-vapor. Otra característicaimportante es el hecho de que su punto burbuja y de rocío son distintos,esta diferencia es llamada temperatura de deslizamiento (Tglide). Estascaracterísticas han permitido que el uso de este tipo de mezclas sean utilizadasen ciclos de Rankine orgánicos y también en ciclos de refrigeración criogénicos,principalmente del tipo Joule-Thomson (JT). En estos ciclos, se han obtenidomejoras en el rendimiento con el uso de estas mezclas aproximadamente enun orden de magnitud [1]. La optimización de estos ciclos ha ganado unaimportancia substancial basado en sus aplicaciones criogénicas, como por ejemplo, liquefacción de gases, pruebas de criocirugía, enfriamiento de sensores infrarrojos, criopreservación, y muestras biomédicas. El diseño de los intercambiadores de estos ciclos es un punto crítico en este tipo de estudios. El presente estudio plantea un modelo numérico completo que contempla los fenómenos relacionados con transferencia de calor y mecánica de fluidos al interior de tubos con el fin de analizar una metodología completa para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor locales convectivos en dos fases, basado en las teorías de Silver [2] - Bell y Ghaly [3], Little [4] y Granryd [5]. El modelo fue programado en EES (Engineering Equation Solver) [6] y los resultados fueron comparados con los datos medidos por Barraza et al. [7] con el objetivo de validar el modelo.Se observaron mejoras de un 4,22% en la predicción de los coeficientes detransferencia de calor locales convectivos, en base a una diferencia de errorporcentual promedio, en comparación con estudios previos.
 Zeotropic mixtures do not have the same liquid and vapor composition in theliquid-vapor equilibrium. Also the bubble and the dew point are different, thisgap is called glide temperature (Tglide). Those characteristics have allowed touse this mixtures in organic Rankine cycles, and also in cryogenics refrigerationscycles, basically Joule-Thomson (JT) types. In those cycles, the performancehave improved approximately in a order of magnitude [1] with the use of this kindof mixtures. The optimization of the cycles have earned substantial importancebased in the cryogenics applications, e.g, gas liquefaction, cryosurgery probes,cooling of infrared sensors, cryopreservation and biomedical samples. The heatexchangers design in those cycles is a critical point in this kind of studies.This work proposes a complete numerical model which include the heattransfer and fluid mechanics phenomena related, in order to analyze a completemethodology to calculate the two-phases local convective heat transfer coefficients, based on the Silver [2] - Bell y Ghaly [3], Little [4], and Granryd [5] theories. The numerical model has been programed in EES (Engineering Equation Solver) [6] and the results are compared with the experimental data provided by Barraza et al. [7], in order to validate the model. The results show a 4,22% improvement in the prediction of the convective local heat transfer coeficient, based in the difference of porcentual mean error, in comparison with previous studies.