DISEÑO DE INSTALACIÓN PARA MEDICIÓN DE COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y CAÍDA DE PRESIÓN EN MEZCLAS ZEOTRÓPICAS DURANTE SU CONDENSACIÓN A TEMPERATURAS CRIOGÉNICAS

En el siguiente documento se presentan los criterios utilizados y los resultados obtenidos para el diseño de una instalación para la medición de coeficientes locales de transferencia de calor y caída de presión de mezclas zeotrópicas durante su condensación en micro tuberías horizontales a temperaturascriogénicas. Se considera a utilizar en la instalación mezclas zeotrópicas de hidrocarburos (metano, etano y propano) y de refrigerantes sintéticos (R-14, R-23, R-32 y R-134a) además de sus versiones con contenidos de nitrógeno y argón respectivamente. El rango de presión de operación es de 200 a 1100 [kPa] y el delflujo másico por unidad de área de 150 a 250 [kg/m2s]. Las propiedades de los fluidos se obtienen con REFPROP.Primero, se calcula la longitud de los intercambiadores de calor del Cryocooler y del Recuperador para lograr enfriar las mezclas a la temperatura requerida, y luego se estima la longitud de la tubería de la sección de medición, para asegurar que el flujo se encuentre en condiciones desarrolladas al momento de medir. La longitud de la sección activa de medición se determina en base al error porcentual entre el coeficiente promedio y el coeficiente local de transferencia de calor, el cual no debe superar el 10%. Por último, se realiza un análisis de propagación de incertidumbre de la medición del coeficiente, mediante el cual se calcula el calor mínimo a retirar desde la mezcla para que la incertidumbre no supere un 10% y el calor máximo en base a un análisis de las propiedades del fluido, las cuales se requiere mantener sin variaciones importantes a lo largo de la sección de medición.
 In the following document the guidelines and results for the design of an experimental installation for measuring the local heat transfer coefficient and pressure drop of zeotropic mixtures during their condensation in horizontal microchannels at cryogenic temperatures are presented. Zeotropic mixtures of hydrocarbons (methane, ethane, and propane) and synthetic refrigerants (R- 14, R-23, R-32 and R-134a) will be tested in the installation, including their versions with nitrogen and argon content respectively. The operating pressure range goes from 200 to 1100 [kPa] and the mass flux from 150 to 250 [kg/m2s]. The fluid properties are obtained from the software REFPROP.First of all, the length of the Cryocooler and Recuperator heat exchangers are calculated based on the required refrigeration temperature, and then the length of the measuring section is estimated in order to maintain a hydrodynamically developed flow in this region. The length of the active measuring section is determined based on the percentage error between the local and average heat transfer coefficients, which must not be greater than 10%. Finally, an uncertainty propagation analysis is carried out in order to determine the minimum and maximum heat that can be extracted from the mixture, so the uncertaintyof the measure is lower than 10%, and the variation of the fluid properties isn’t important along the measuring section respectively.