Estudio del proceso de atemperación mediante CFD

Abstract

Actualmente, la búsqueda de una mayor generación eléctrica a partir de energías renovables ha posicionado al ciclo combinado como la tecnología capaza de realizar esta transición. Estos ciclos consisten en la integración de un ciclo Brayton por medio de una caldera de recuperación de vapor a un ciclo Rankine. Un componente fundamental para el correcto funcionamiento de las calderas de recuperación de vapor es el atemperador de vapor. Este sirve como sistema de control de la temperatura del vapor, por medio de la inyección de agua subenfriada. Se contruyeron simulaciones mediante CFD con la finalidad de observar a detalle lo que ocurre cuando el agua es inyectada a un flujo de vapor sobrecalentado, entender los fenómenos de transferencia de masa, energía y momentum es fundamental para el proceso de diseño de estos sistemas de atemperación. En base a los resultados se definieron zonas termodinámicas para asegurar una evapoación completa en base a la relación de flujos másicos. Se observó también, el comportamiento de ambas fases en el proceso de evaporación que se dividió en dos regiones, ahondando en el estudio de la segunda. Se obtuvo una ecuación que permite describir la evolución de la temperatura promedio de la mezcla y con la que se puede tener una estimación de la longitud mínima de evaporación. A su vez se estudió el efecto que tiene el tamaño de gota en el proceso y se concluyó que gotas más pequeñas permiten aumentar la transferencia de masa y calor entre las fases, lo que propicia una mejor evaporación en una distancia menor.