Caracterización experimental del comportamiento termo-hidraúlico del hielo liquido generado a partir de disoluciones de NACl. Aplicación a cambiadores de calor

En esta tesis se analiza experimentalmente el comportamiento termo-hidraulico del hielo liquido generado a partir de una disolucion al 9% de NaCl y se estudia su aplicacion a distintos tipos de intercambiadores de calor de aplicacion habitual en la industria. A partir del analisis dimensional de los procesos de perdida de presion y transmision de calor en tuberias horizontales, se ha determinado el numero minimo de parametros adimensionales que influyen sobre esos procesos, eliminandose del analisis todos aquellos cuya influencia puede considerarse despreciable en aplicaciones de interes industrial. El proceso de perdida de presion se ha caracterizado a traves del coeficiente adimensional de perdida de presion de Darcy, (), mientras que el proceso de transmision de calor se ha caracterizado a traves del numero de Nusselt, (Nu). Como resultado del analisis realizado se ha llegado a la conclusion de que, en aplicaciones industriales, los parametros con mayor influencia sobre los procesos de perdida de presion y transmision de calor son el numero de Reynolds (Re), el contenido en hielo () y la relacion de diametros entre cristales de hielo y tuberia (d/D). Para obtener la influencia de cada uno de esos parametros, se ha disenado, montado y puesto a punto una instalacion experimental de generacion, acumulacion y aplicacion de hielo liquido, especificamente desarrollada para la realizacion de ensayos experimentales de perdida de presion y transmision de calor en un amplio rango de condiciones de funcionamiento. Como resultado mas destacable de los ensayos realizados se ha demostrado que, ademas del contenido en hielo y las condiciones de circulacion del fluido, la relacion de diametros tiene tambien una importante influencia sobre el proceso de perdida de presion, cuantificandose la influencia de todos esos parametros en expresiones del tipo =f(Re,, d/D). Asimismo, se ha cuantificado la influencia que sobre el proceso de transmision de calor tienen el contenido en hielo y las condiciones de circulacion del fluido, presentandose a traves de expresiones del tipo Nu=f(Re, , d/D), quedando como linea de investigacion abierta la evaluacion de la influencia que la relacion de diametros tiene sobre las caracteristicas del proceso de transmision de calor. Finalmente se ha caracterizado experimentalmente el comportamiento de dos intercambiadores de calor diferentes funcionando con hielo liquido y se ha comparado con la prediccion teorica que puede obtenerse aplicando las correlaciones presentadas en esta tesis, comprobandose la validez de las mismas. Adicionalmente, se ha comparado el funcionamiento de los intercambiadores ensayados con el que se tendria en caso de aplicacion indirecta de hielo liquido - empleando como fluido termico solo su fase liquida -, llegandose a la conclusion de que esta es una alternativa que debe ser siempre tenida en cuenta, especialmente en aquellas instalaciones en las que la circulacion de cristales de hielo por el interior de los equipos plantea problemas de regulacion y control de los mismos, pues permite eliminar esos problemas conservando la alta capacidad de almacenamiento de frio propia de cualquier sistema de acumulacion de hielo liquido.