Modelación y Simulación de Flujo en Ebullición con Aplicación en Refrigeración por Absorción-Edición Única
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Abstract
El ciclo de refrigeración por absorción-difusión no tiene partes móviles y funciona con calor. Se utiliza una bomba de burbujas para hacer circular el fluido. En el presente estudio se modela la bomba de burbujas del sistema de refrigeración por absorcióndifusión. Primero se realiza un modelo de flujo en ebullición de agua saturada, utilizando el modelo de dos fluidos. Este modelo se resuelve de manera numérica. Después, se investigan las capacidades de la dinámica de fluidos computacional para resolver este problema. Se realizan simulaciones con el programa Fluent, y se propone una función para realizar el cambio de fase. Aunque los resultados de las simulaciones no son definitivos: no se llega a un estado estable en el tiempo. Por lo que no se realiza la comparación con el modelo de flujo en ebullición de agua saturada. La bomba de burbujas se modela como flujo en ebullición de la mezcla de agua y amoniaco. Se realiza un modelo similar al modelo de flujo en ebullición de agua saturada. Al no encontrar resultados experimentales publicados en la literatura, se hace la comparación con un modelo analítico del ciclo de refrigeración por absorcióndifusión (Zohar et al. 2009). Se tiene una diferencia aproximada de 0.002 g/s al comparar el flujo de refrigerante a la salida de la bomba de burbujas para el caso de prueba que se utilizó. La tesis está organizada de la siguiente manera: en el primer capítulo se da una introducción al problema. Se describen los ciclos de refrigeración, y se explica el funcionamiento de la bomba de burbujas. Después se presenta el objetivo de la investigación y la forma en que se resolverá el problema. En el segundo capítulo se exponen las investigaciones encontradas acerca del ciclo de refrigeración por absorción-difusión y de la bomba de burbujas. Se explican los x conceptos de ebullición y flujo multi-fase, y los trabajos encontrados relacionados con la modelación de flujo en ebullición. Por último, se presentan los trabajos consultados para determinar las propiedades del agua y de la mezcla de agua y amoniaco. En el tercer capítulo se modela el flujo en ebullición de agua saturada y se presenta la forma en que se resuelve el modelo. En el cuarto capítulo se explica la modelación de flujo en ebullición de agua con ayuda de la dinámica de fluidos computacional. En el quinto capítulo se presenta la modelación de la bomba de burbujas. El sexto capítulo abarca los resultados de los modelos de flujo en ebullición de agua saturada, de los modelos resueltos con dinámica de fluidos computacional, de las comparaciones de las propiedades para la mezcla de agua y amoniaco, y de la modelación de la bomba de burbujas. Las conclusiones y recomendaciones para trabajos futuros se presentan en el séptimo capítulo.