Simulación de un intercambiador de calor utilizando volúmenes finitos móviles

Abstract

En este trabajo se utiliza una variante del método volúmenes finitos para simular un intercambiador de calor de doble tubo. Esta técnica está basada en el enfoque lagrangiano –los volúmenes se mueven a la misma velocidad que la del fluido–. Para ello, el dominio se divide en volúmenes finitos. Para cada volumen así definido, se crea el modelo correspondiente considerando que el volumen finito se mueve junto con el fluido. El método propuesto se compara, a través de dos casos de estudio, con el método de diferencias finitas. La implementación del método propuesto fue realizada en el entorno de desarrollo NetLogo, mientras que el método de diferencias finitas fue implementado empleando el utilitario matemático Mathcad. De la comparación surge que el método propuesto es más estable y más fácil de implementar en los casos estudiados.

A variant of the method of finite volumes is used for the simulation of a double tube heat exchanger. This technique is based on the Lagrangian approach –volume elements move at the same speed of the fluid–. With this purpose, the domain is divided into finite volume elements. For each volume element thus defined, an appropriate model is created by considering that the finite volume element moves together with the fluid. The proposed method is compared against the finite differences method with two bench cases. The proposed method was implemented with the NetLogo software development package while the finite differences method was implemented with the Mathcad package. A conclusion from the comparison is that the proposed method is more stable and easier to implement for the studied cases.