Trabajo de grado - Maestría
Simulación del flujo de aire y la transferencia de calor en el gabinete de un refrigerador doméstico.
Fecha
2021Registro en:
instname:Universidad de los Andes
reponame:Repositorio Institucional Séneca
Autor
López Lara, Cristian Herledy
Institución
Resumen
El análisis de sistemas y dispositivos de refrigeración es de importancia en la industria colombiana por ser productos de consumo masivo, ya que tienen impacto representativo en el consumo global de energía eléctrica del país. En este estudio se hizo un análisis de la dinámica del aire y la transferencia de calor de un refrigerador doméstico con dos compartimientos (congelador y conservador) sin escarcha, usando dinámica computacional de fluidos (CFD por sus siglas en inglés). Las ecuaciones gobernantes de este problema delimitadas por condiciones de frontera y suposiciones fueron resueltas usando el software comercial Ansys Fluent 2020 R2, en estado estacionario con el método de volúmenes finitos dentro de un dominio tridimensional. Pruebas experimentales se llevaron a cabo paralelamente para extraer información de entrada que alimentara el problema computacional, y también para comparar los datos obtenidos respecto a las predicciones hechas por el modelo computacional. Las temperaturas que resultaron del modelo computacional tienen diferencias aceptables con los resultados experimentales, las cuales tienen justificación en las suposiciones. Se conoce por primera vez los perfiles de temperatura y velocidad dentro de todo el volumen de los compartimientos del refrigerador del caso de estudio, se analizan y se enuncian sus posibles mejoras. Refrigeration systems analysis is of relevance to Colombian industry because these are products of mass consumption, since they have a representative impact on the overall consumption of electrical energy in the country. On this study, an analysis of the air dynamics and heat transfer of a domestic NO-Frost fridge with two compartments (freezer and refrigerator) was made, using computational fluid dynamics (CFD). The governing equations of this problem delimited by boundary conditions and assumptions were solved using the commercial software Ansys Fluent 2020 R2, in steady state with the finite volumes method within a three-dimensional domain. Experimental tests were carried out in parallel to extract input information which feeds the computational problem, and to compare the data obtained with predictions made by the computational model. Temperatures obtained from the computational model have acceptable differences with the experimental results, which are justified with the assumptions. Temperature and velocity profiles within the entire volume of the refrigerator compartments of the case study are known for the first time, they are analyzed and their possible improvements are stated.