Estudio Comparativo sobre Modelos de Turbulencia en Flujo de Refrigerantes con Bajo GWP en el Interior de Microcanales

Abstract

Este trabajo se trata de una evaluación de modelos de turbulencia para la predicción de la pérdida de presión y el coeficiente de transferencia de calor durante el flujo de refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global (GWP) en el interior de microcanales. En este estudio, características de mecánica de fluidos y transferencia de calor se simulan incorporando condiciones de flujo turbulento en un microcanal circular de 1.1 mm de diámetro. Los modelos de turbulencia con las formulaciones k- epsilon y k-omega son evaluados para números de Reynolds hasta 10000 y son implementados computacionalmente en el software OpenFoam. Los perfiles de velocidad, factores de fricción y números de Nusselt son calculados y analizados en función de variables paramétricas. Los resultados numéricos son validados con métodos de predicción analíticos y con datos experimentales medidos en trabajos previos para flujos de R134a, R1234fy, R1234ze(E) y R600a. Los resultados indican que los modelos describen cualitativamente el comportamiento del flujo y la transferencia de calor en condiciones de turbulencia. Cuantitativamente, los modelos Low-Re k-epsilon, k-omega estándar y k-omega SST presentan mejores predicciones para las variables de interés. Por otro lado, el modelo Low-Re k-epsilon presenta el menor error medio absoluto.