Resumen

Se presenta una metodología teórico-experimental para determinar los coeficientes intersticiales de transferencia de calor promedio en el flujo radial de agua a través de un lecho de empaque de polietileno donde el fluido no está en equilibrio térmico con la fase sólida. Los coeficientes de transferencia de calor se obtienen a través del Single Blow Transient Method combinando los resultados experimentales en un banco de ensayo con las soluciones numéricas del modelo matemático. El sistema de ecuaciones diferenciales parciales generado en el modelo matemático es resuelto a través de una metodología numérica basada en el método de volúmenes finitos. Las pruebas experimentales y las soluciones numéricas se realizaron para diferentes valores de velocidad superficial del fluido a la entrada del lecho y para diversos valores de porosidad del medio, obteniéndose que los números de Nusselt aumentan al incrementarse el número de Reynolds, y de igual manera, también aumentan al disminuir la porosidad del medio, observándose valores de Nusselt hasta de 2,8 para una porosidad de 0,375 y un número de Reynolds de 650.

Introducción

Un medio poroso provee una gran dispersión térmica y un área de contacto fluido–sólido mucho más grande que el área de transferencia de calor de un fluido en un  conducto  continuo,  lo  que  trae como consecuencia que la transferencia de calor sea también más elevada. Durante muchos años se han venido desarrollando investigaciones en esta área, en vista de las innumerables aplicaciones industriales que tiene. Entre estas se pueden citar la ingeniería de yacimientos de agua (acuíferos), de petróleo y de gas, los procesos de separación (como por  ejemplo  la  adsorción),  diseño de reactores químicos, sistemas geofísicos y geotérmicos, entre otros.

En el flujo de fluidos no isotérmicos a través de medios porosos se tiene un número importante de publicaciones recientes tanto en el área de modelado teórico como trabajos experimentales; entre es tas se pueden citar las siguientes: en el modelado teórico de fenómenos de transporte en medios porosos se presenta el trabajo de Vafai et al., 1981. Ellos usaron un modelo no darciano para estudiar los efectos inerciales y de las fronteras en medios porosos.  El estudio de la convección forzada en medios porosos con los efectos de flujo inercial, dispersión térmica, porosidad variable y fricción de Brinkman se presentan en los trabajos de Vafai et a.l, 1985; Berkerman et al., 1987; Cheng et al., 1987.

Hwang et al., 1994; y Hwang et al., 1995, encontraron que los valores de los coeficientes fílmicos de transferencia de calor entre el sólido y la fase fluida puede afectar en gran proporción la transferencia de calor en canales porosos de alta conductividad. Wu et al., 1998; estudiaron la transferencia de calor en canales porosos usando el Single Blow Transient Method (Alazmi et al., 2000) combinado con un modelo térmico no equilibrado de dos ecuaciones y concluyeron que los parámetros que más afectan a la transferencia de calor son el número de Reynolds y la porosidad del medio.

• Materias:Transferencia térmica Polietileno
• Subjects:Heat transfer Polyethylene
• Palabras claves:Convección; Transferencia de calor; Medios porosos
• Keywords:Convection; Heat transfer; Porous media