SIMULACIÓN DEL INTERCAMBIO DE CALOR EN UN SERPENTIN HELICOIDAL Y
VALIDACIÓN DE FORMA EXPERIMENTAL
Daniel Flórez-Orrego*†, Walter Arias-Ramírez*, Héctor Velásquez Arredondo*
*

Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín, Cra. 80 #65-223, of. M179910, Medellín, Colombia,

Resumen: En este artículo se modela el flujo y la trasferencia de calor de un fluido al interior de un serpentín helicoidal cuando este es sometido a un flux de calor constante, usando el software de CFD ANSYS® Fluent 12.1. Además, se analizan las principales variables que intervienen en el fenómeno del aumento del coeficiente convectivo respecto a los tubos rectos, incluidos el flujo secundario y la caída de presión. Los resultados obtenidos fueron …ver más…

[7]

Una configuración especial de tubos curvos es aquella estudiada por Dean [4], Seban &
McLanghlin [5], y Jeschke [6] la cual consiste en un tubo serpentín helicoidal como el que se ilustra en la figura 1.

La relación que muestra el factor de magnificación del coeficiente convectivo para tubos helicoidales respecto a los tubos rectos, en función de la geometría (diámetro de hélice
DH=2Rc, diámetro del tubo D=2r), para la transferencia de calor en una sola fase, viene dada por la expresión (1) [8], [9]:

2

Daniel Flórez-Orrego, Walter Arias Ramírez


D
hserpentin = h  1 + 3,54

DH 


proporcionan resultados comparables para el coeficiente de fricción f y el número de Nusselt.
El modelo estándar k-ε proporciona resultados por debajo de la predicción del factor de fricción y Nusselt, y esta deficiencia no es sorpresiva debido a que la alta turbulencia cercana a las paredes afecta de manera significativa las condiciones del núcleo.

(1)

Aunque los tubos helicoidales tienen un amplio rango de aplicación, el flujo al interior de los mismos es relativamente menos conocido que el flujo al interior de tubos rectos. Grindley y
Gibson [10] estudiaron el efecto de la curvatura en el flujo durante experimentos de la viscosidad del aire. Williams et al. [11] observaron que la localización de la máxima velocidad axial del flujo se ubica en la zona más externa de