Modelado y Optimización de un Enfriador de Gas de Microcanal para un Sistema de Aire Acondicionado Móvil de CO Transcrítico
Autores: Ullah, Naveed; Ishaque, Shehryar; Kim, Man-Hoe; Choi, Sanghun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio se centra en el desarrollo y la optimización de un modelo de enfriador de gas de microcanales para evaluar el rendimiento de un sistema de aire acondicionado móvil de CO transcrítico. Se desarrolla un modelo de simulación con la ayuda de MATLAB R2022a. Se utiliza un enfoque de modelado segmento por segmento aplicando el método de efectividad-NTU. Se emplean correlaciones de transferencia de calor y caída de presión de última generación para obtener los coeficientes de transferencia de calor y los factores de fricción del lado del aire y del refrigerante. El modelo desarrollado se valida a través de una amplia gama de datos experimentales disponibles y es capaz de predecir la capacidad de un enfriador de gas y la caída de presión dentro de un rango de precisión aceptable. Los errores promedio para la capacidad de un enfriador de gas y la caída de presión son del 3.79% y del 10.24%, respectivamente. Además, se aplica un método de optimización paramétrica para obtener dimensiones óptimas del intercambiador de calor de microcanales, incluyendo el número de tubos, puertos de microcanales y pasadas. Se seleccionaron diferentes combinaciones dentro del rango práctico para obtener dimensiones óptimas manteniendo constante el volumen total del núcleo. Se determina el efecto simultáneo del número de tubos, el número de puertos en cada tubo y el número de pasadas. El objetivo de la técnica de optimización actual es minimizar la caída de presión para la capacidad de diseño específica bajo diferentes condiciones de operación sin cambiar el volumen total del enfriador de gas. La reducción promedio de la caída de presión para la geometría óptima en comparación con la geometría base bajo todas las condiciones de operación es de aproximadamente el 15%. Los resultados de este estudio pueden utilizarse para seleccionar un diseño geométrico óptimo para la capacidad de diseño requerida con una caída de presión mínima sin necesidad de un costoso desarrollo y prueba de prototipos.
Descripción
Este estudio se centra en el desarrollo y la optimización de un modelo de enfriador de gas de microcanales para evaluar el rendimiento de un sistema de aire acondicionado móvil de CO transcrítico. Se desarrolla un modelo de simulación con la ayuda de MATLAB R2022a. Se utiliza un enfoque de modelado segmento por segmento aplicando el método de efectividad-NTU. Se emplean correlaciones de transferencia de calor y caída de presión de última generación para obtener los coeficientes de transferencia de calor y los factores de fricción del lado del aire y del refrigerante. El modelo desarrollado se valida a través de una amplia gama de datos experimentales disponibles y es capaz de predecir la capacidad de un enfriador de gas y la caída de presión dentro de un rango de precisión aceptable. Los errores promedio para la capacidad de un enfriador de gas y la caída de presión son del 3.79% y del 10.24%, respectivamente. Además, se aplica un método de optimización paramétrica para obtener dimensiones óptimas del intercambiador de calor de microcanales, incluyendo el número de tubos, puertos de microcanales y pasadas. Se seleccionaron diferentes combinaciones dentro del rango práctico para obtener dimensiones óptimas manteniendo constante el volumen total del núcleo. Se determina el efecto simultáneo del número de tubos, el número de puertos en cada tubo y el número de pasadas. El objetivo de la técnica de optimización actual es minimizar la caída de presión para la capacidad de diseño específica bajo diferentes condiciones de operación sin cambiar el volumen total del enfriador de gas. La reducción promedio de la caída de presión para la geometría óptima en comparación con la geometría base bajo todas las condiciones de operación es de aproximadamente el 15%. Los resultados de este estudio pueden utilizarse para seleccionar un diseño geométrico óptimo para la capacidad de diseño requerida con una caída de presión mínima sin necesidad de un costoso desarrollo y prueba de prototipos.