Análisis de eficiencia de un intercambiador de calor intermedio en un ciclo de refrigeración de vapor mediante ANSYS Fluent

El presente TFG consiste en el análisis mediante elementos finitos (ANSYS Fluent) de un intercambiador de calor intermedio en un ciclo de refrigeración por compresión de vapor. El uso de los sistemas de refrigeración es muy abundante en nuestra sociedad, tanto para refrigerar alimentos, congeladores, como para procesos industriales, climatización... Debido al consumo de estos de potencia eléctrica es de absoluta necesidad reducir en lo máximo posible las emisiones de CO, tanto las emisiones directas producidas por fugas de los refrigerante como las indirectas, provenientes del consumo eléctrico del ciclo de refrigeración. Para ello se estudiará el siguiente Intercambiador intermedio, elemento mediante el cual se puede aumentar el rendimiento global del sistema sin aumentar su consumo. Se comenzará con el modelado en 3D del intercambiador con programas de diseño por ordenador a partir de la medición del modelo real. Con el diseño ya realizado, se utilizará el software de ANSYS Fluent para estudiar su funcionamiento y características a través de métodos de elementos finitos. Para el estudio se compararán los valores obtenidos mediante la simulación con valores experimentales obtenidos mediante estudios previamente realizados. Este proceso se realizará para varios refrigerantes, estudiando distintas configuraciones de temperaturas de funcionamiento, flujos másicos... etc. Una vez estudiada y verificada la similitud en los resultados, el objetivo es la optimización del intercambiador a través de modificaciones en la geometría base del mismo.

The following Final Degree Project consists of an analysis with finite element methodology (through ANSYS Fluent) of an Internal Heat Exchanger in a cooling cycle based on vapor compression technology. The profuse usage of said cooling devices is present in our society, whether it is to refrigerate food, freezing cameras, industrial activities, air conditioning… Due to its electrical power consumption nature, it is an absolute need to lessen the emissions of refrigeration technologies, both from direct emissions as a result of leaks of the refrigerant and from the indirect ones, caused by the power consumption. The analysis and study of the following Internal Heat Exchanger is to fulfil this purpose, obtaining a better efficiency without increasing its consumption. The first step is creating a 3D model of said Heat Exchanger through Computer Aided Design software from the measurement of the original system. Once it is done, the next step is to analyse its features and performance using ANSYS finite element software, specifically with the ANSYS Fluent module. The verification of the analysis will be done by comparing the simulated results with experimental results previously done. The study will be done with three different refrigerant fluids, studying different configurations of Temperatures, mass flow… etc Once the results validation is verified and the created model is precise enough, the objective is to optimize the heat exchanger through changes in its original geometry.