Modelización numérica y validación experimental de los flujos de aire y agua en una torre de refrigeración

Abstract

El objetivo principal del proyecto es el desarrollo de un modelo numérico para el estudio del efecto que los separadores de gotas, instalados en la torre de refrigeración, tienen sobre el flujo de agua que se desea enfriar. Se quiere conseguir que los separadores impidan que las gotas de agua salgan fuera de la torre arrastradas por la corriente de aire, y que, a su vez, la velocidad de aire sea lo mayor posible de manera que se maximice la transferencia de calor entre agua y aire. También se pretende determinar si los separadores de gotas pueden comportarse como generadores de gotas bajo ciertas condiciones de funcionamiento; es por ello que se establece una configuración de entrada de agua que no es la propia de un sistema comercial. La configuración adoptada nos permite estudiar el impacto de gotas en las paredes de los separadores, la formación de películas de agua sobre dichas placas, o la rotura de estas películas y la formación de nuevas gotas. Los resultados del modelo numérico tendrán su validación experimental gracias a los datos extraídos de la instalación experimental (figura 9) desarrollada por el área de mecánica de fluidos de la Universidad Politécnica de Cartagena. Estos resultados experimentales se comparan con los datos obtenidos de las simulaciones en el código CFD Ansys-Fluent con un modelo VOF para el cálculo de la interfaz aire-agua y un modelo de turbulencia k-ε para la corriente de aire ascendente. Se pretende que, tras la obtención de unos buenos resultados validados experimentalmente, se puedan estudiar otras configuraciones de separadores de gotas, variando el número de los mismos, la separación, etc. De manera que se pueda encontrar una configuración donde se maximice la velocidad de aire, minimizando el arrastre de gotas al exterior.