Estudio del Coeficiente de Transferencia de Calor en una Tubería Horizontal Utilizando un Refrigerante de Tipo Hidrocarburo

William Giovanny Quitiaquez Sarzosa; Eduardo Enrique Cortez Caicedo; Rene Patricio Quitiaquez Sarsoza; Luis Fernando Toapanta Ramos

Estudio del Coeficiente de Transferencia de Calor en una Tubería Horizontal Utilizando un Refrigerante de Tipo Hidrocarburo

Translated title of the contribution: Study of the Heat Transfer Coefficient in a Horizontal Pipe Using a Hydrocarbon Type Refrigerant

Research output: Contribution to conference › Paper

Abstract

In the present investigation, the heat transfer coefficient inside a horizontal pipe is analytically studied in order to know its behavior during the transition from the liquid phase to the vapor phase of refrigerant R600a. A hydrocarbon type refrigerant is used due to its characteristics, a low Ozone Destruction Potential (ODP) and low Global Warming Potential (GWP). Currently, natural refrigerants have managed to gain space within the industries and have been used in different investigations, in order to create awareness about the reduction of the use of substances that affect environmental conditions. Several countries worldwide meet the objectives set out in the Kyoto and Montreal protocols, with the intention of reducing the use of substances that affect the ozone layer and caring for the environment. The experimental tests were carried out using a collector/evaporator, a component of a solar-assisted direct expansion heat pump (DX-SAHP), which is used in applications such as heating systems, air conditioning, heating of water, among others. DX-SAHP systems have become a favorable alternative to replace conventional water heaters due to their low energy consumption, since they use incident solar radiation as an energy source, thus reducing the use of fossil fuels and emissions of carbon dioxide (CO2) into the atmosphere. In addition, it merges the collector and the evaporator into a single unit, reducing space, costs and increasing the energy efficiency of the system. The mathematical model selected for the analysis of the heat transfer coefficient was that of Kanizawa, during the analysis the effect STUDY OF THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT IN A HORIZONTAL PIPE USING A HYDROCARBON TYPE REFRIGERANT2 of incident solar radiation, wind speed, ambient temperature. In addition, different parameters were used, such as: mass velocity, steam quality, heat flux and saturation temperatures. The results obtained show a heat transfer coefficient that fluctuates between 2 and 10 kg·s-1·m-2, considering a heat flow between 391.44 and 488.27 W·m-2 and a steam quality between 0.2 and 0.99.

Translated title of the contribution	Study of the Heat Transfer Coefficient in a Horizontal Pipe Using a Hydrocarbon Type Refrigerant
Original language	Spanish (Ecuador)
State	Published - 16 Sep 2021
Event	Encuentro Internacional de Educación en Ingeniería ACOFI (EIEI ACOFI 2021) - CO Duration: 21 Sep 2021 → 24 Sep 2021 https://www.acofi.edu.co/eiei2021/

Conference

Conference	Encuentro Internacional de Educación en Ingeniería ACOFI (EIEI ACOFI 2021)
Period	21/09/21 → 24/09/21
Internet address	https://www.acofi.edu.co/eiei2021/

Keywords

Heat transfer coefficient
Refrigerant
Solar energy

CACES Knowledge Areas

517A Mechanics and allied metalworking occupations

Cite this

@conference{2bfe73fd9392481f910d7566d5a353b0,

title = "Estudio del Coeficiente de Transferencia de Calor en una Tuber{\'i}a Horizontal Utilizando un Refrigerante de Tipo Hidrocarburo",

abstract = "En la presente investigaci{\'o}n se estudia anal{\'i}ticamente el coeficiente de transferencia de calor al interior de una tuber{\'i}a horizontal con el objetivo de conocer su comportamiento durante la transici{\'o}n de la fase l{\'i}quida a vapor del refrigerante R600a. Se hace uso de un refrigerante de tipo hidrocarburo por sus caracter{\'i}sticas, un bajo Potencial de Destrucci{\'o}n de Ozono (ODP, por sus siglas en ingl{\'e}s) y bajo Potencial de Calentamiento Global (GWP, por sus siglas en ingl{\'e}s). Actualmente, los refrigerantes naturales han logrado ganar espacio dentro de las industrias y han sido utilizados en diferentes investigaciones, con el fin de crear conciencia sobre la reducci{\'o}n del uso de sustancias que afecten las condiciones medio ambientales. Varios pa{\'i}ses a nivel mundial cumplen con los objetivos planteados en los protocolos de Kioto y Montreal, con la intenci{\'o}n de reducir el uso de sustancias que afecten la capa de ozono y cuidar el medio ambiente. Las pruebas experimentales fueron realizadas utilizando un colector/evaporador, componente de una bomba de calor de expansi{\'o}n directa asistida por energ{\'i}a solar (DX-SAHP, por sus siglas en ingl{\'e}s), la cual se emplea en aplicaciones como sistemas calefacci{\'o}n, aires acondicionados, calentamiento de agua, entre otras. Los sistemas DX-SAHP se han convertido en una alternativa favorable en el reemplazo de los calentadores de agua convencionales debido a su bajo consumo energ{\'e}tico, puesto que, utilizan como fuente de energ{\'i}a la radiaci{\'o}n solar incidente, reduciendo as{\'i}, el uso de combustibles f{\'o}siles y las emisiones de di{\'o}xido de carbono (CO2) hacia la atm{\'o}sfera. Adem{\'a}s, fusiona en una sola unidad el colector y el evaporador, reduciendo espacio, costos y aumentando la eficiencia energ{\'e}tica del sistema. El modelo matem{\'a}tico seleccionado para el an{\'a}lisis del coeficiente de transferencia de calor fue el de Kanizawa, durante el an{\'a}lisis se consider{\'o} el efecto ESTUDIO DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UNA TUBER{\'I}A HORIZONTAL UTILIZANDO UN REFRIGERANTE DE TIPO HIDROCARBURO2 de la radiaci{\'o}n solar incidente, velocidad del viento, temperatura ambiente. Adem{\'a}s, fueron empleados diferentes par{\'a}metros tales como: Velocidad de masa, calidad de vapor, flujo de calor y temperaturas de saturaci{\'o}n. Los resultados obtenidos muestran un coeficiente de transferencia de calor que fluct{\'u}a entre 2 y 10 kg·s-1·m-2, considerando un flujo de calor entre 391.44 y 488.27 W·m-2 y una calidad de vapor entre 0.2 y 0.99.",

keywords = "Heat transfer coefficient, Refrigerant, Solar energy, Heat transfer coefficient, Refrigerant, Solar energy",

author = "\{Quitiaquez Sarzosa\}, \{William Giovanny\} and \{Cortez Caicedo\}, \{Eduardo Enrique\} and \{Quitiaquez Sarsoza\}, \{Rene Patricio\} and \{Toapanta Ramos\}, \{Luis Fernando\}",

year = "2021",

month = sep,

day = "16",

language = "Espa{\~n}ol (Ecuador)",

note = "Encuentro Internacional de Educaci{\'o}n en Ingenier{\'i}a ACOFI (EIEI ACOFI 2021) ; Conference date: 21-09-2021 Through 24-09-2021",

url = "https://www.acofi.edu.co/eiei2021/",

}

Estudio del Coeficiente de Transferencia de Calor en una Tubería Horizontal Utilizando un Refrigerante de Tipo Hidrocarburo. / Quitiaquez Sarzosa, William Giovanny ; Cortez Caicedo, Eduardo Enrique ; Quitiaquez Sarsoza, Rene Patricio et al.
2021. Paper presented at Encuentro Internacional de Educación en Ingeniería ACOFI (EIEI ACOFI 2021).

Research output: Contribution to conference › Paper

TY - CONF

T1 - Estudio del Coeficiente de Transferencia de Calor en una Tubería Horizontal Utilizando un Refrigerante de Tipo Hidrocarburo

AU - Quitiaquez Sarzosa, William Giovanny

AU - Cortez Caicedo, Eduardo Enrique

AU - Quitiaquez Sarsoza, Rene Patricio

AU - Toapanta Ramos, Luis Fernando

PY - 2021/9/16

Y1 - 2021/9/16

N2 - En la presente investigación se estudia analíticamente el coeficiente de transferencia de calor al interior de una tubería horizontal con el objetivo de conocer su comportamiento durante la transición de la fase líquida a vapor del refrigerante R600a. Se hace uso de un refrigerante de tipo hidrocarburo por sus características, un bajo Potencial de Destrucción de Ozono (ODP, por sus siglas en inglés) y bajo Potencial de Calentamiento Global (GWP, por sus siglas en inglés). Actualmente, los refrigerantes naturales han logrado ganar espacio dentro de las industrias y han sido utilizados en diferentes investigaciones, con el fin de crear conciencia sobre la reducción del uso de sustancias que afecten las condiciones medio ambientales. Varios países a nivel mundial cumplen con los objetivos planteados en los protocolos de Kioto y Montreal, con la intención de reducir el uso de sustancias que afecten la capa de ozono y cuidar el medio ambiente. Las pruebas experimentales fueron realizadas utilizando un colector/evaporador, componente de una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar (DX-SAHP, por sus siglas en inglés), la cual se emplea en aplicaciones como sistemas calefacción, aires acondicionados, calentamiento de agua, entre otras. Los sistemas DX-SAHP se han convertido en una alternativa favorable en el reemplazo de los calentadores de agua convencionales debido a su bajo consumo energético, puesto que, utilizan como fuente de energía la radiación solar incidente, reduciendo así, el uso de combustibles fósiles y las emisiones de dióxido de carbono (CO2) hacia la atmósfera. Además, fusiona en una sola unidad el colector y el evaporador, reduciendo espacio, costos y aumentando la eficiencia energética del sistema. El modelo matemático seleccionado para el análisis del coeficiente de transferencia de calor fue el de Kanizawa, durante el análisis se consideró el efecto ESTUDIO DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UNA TUBERÍA HORIZONTAL UTILIZANDO UN REFRIGERANTE DE TIPO HIDROCARBURO2 de la radiación solar incidente, velocidad del viento, temperatura ambiente. Además, fueron empleados diferentes parámetros tales como: Velocidad de masa, calidad de vapor, flujo de calor y temperaturas de saturación. Los resultados obtenidos muestran un coeficiente de transferencia de calor que fluctúa entre 2 y 10 kg·s-1·m-2, considerando un flujo de calor entre 391.44 y 488.27 W·m-2 y una calidad de vapor entre 0.2 y 0.99.

AB - En la presente investigación se estudia analíticamente el coeficiente de transferencia de calor al interior de una tubería horizontal con el objetivo de conocer su comportamiento durante la transición de la fase líquida a vapor del refrigerante R600a. Se hace uso de un refrigerante de tipo hidrocarburo por sus características, un bajo Potencial de Destrucción de Ozono (ODP, por sus siglas en inglés) y bajo Potencial de Calentamiento Global (GWP, por sus siglas en inglés). Actualmente, los refrigerantes naturales han logrado ganar espacio dentro de las industrias y han sido utilizados en diferentes investigaciones, con el fin de crear conciencia sobre la reducción del uso de sustancias que afecten las condiciones medio ambientales. Varios países a nivel mundial cumplen con los objetivos planteados en los protocolos de Kioto y Montreal, con la intención de reducir el uso de sustancias que afecten la capa de ozono y cuidar el medio ambiente. Las pruebas experimentales fueron realizadas utilizando un colector/evaporador, componente de una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar (DX-SAHP, por sus siglas en inglés), la cual se emplea en aplicaciones como sistemas calefacción, aires acondicionados, calentamiento de agua, entre otras. Los sistemas DX-SAHP se han convertido en una alternativa favorable en el reemplazo de los calentadores de agua convencionales debido a su bajo consumo energético, puesto que, utilizan como fuente de energía la radiación solar incidente, reduciendo así, el uso de combustibles fósiles y las emisiones de dióxido de carbono (CO2) hacia la atmósfera. Además, fusiona en una sola unidad el colector y el evaporador, reduciendo espacio, costos y aumentando la eficiencia energética del sistema. El modelo matemático seleccionado para el análisis del coeficiente de transferencia de calor fue el de Kanizawa, durante el análisis se consideró el efecto ESTUDIO DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UNA TUBERÍA HORIZONTAL UTILIZANDO UN REFRIGERANTE DE TIPO HIDROCARBURO2 de la radiación solar incidente, velocidad del viento, temperatura ambiente. Además, fueron empleados diferentes parámetros tales como: Velocidad de masa, calidad de vapor, flujo de calor y temperaturas de saturación. Los resultados obtenidos muestran un coeficiente de transferencia de calor que fluctúa entre 2 y 10 kg·s-1·m-2, considerando un flujo de calor entre 391.44 y 488.27 W·m-2 y una calidad de vapor entre 0.2 y 0.99.

KW - Heat transfer coefficient

KW - Refrigerant

KW - Solar energy

KW - Heat transfer coefficient

KW - Refrigerant

KW - Solar energy

UR - https://acofipapers.org/index.php/eiei/article/view/2025/1646

M3 - Documento

T2 - Encuentro Internacional de Educación en Ingeniería ACOFI (EIEI ACOFI 2021)

Y2 - 21 September 2021 through 24 September 2021

ER -

Estudio del Coeficiente de Transferencia de Calor en una Tubería Horizontal Utilizando un Refrigerante de Tipo Hidrocarburo

Abstract

Conference

Keywords

CACES Knowledge Areas

Other files and links

Cite this