Coeficiente de transferencia de calor en concentrador de canal parabólico con mezcladores estáticos

La disponibilidad limitada de los recursos energéticos tradicionales, derivados del empleo de hidrocarburos, y la creciente demanda energética por parte de los sectores domésticos e industriales; genera la necesidad de desarrollar procesos industriales energéticamente eficientes, en donde se emplean fuentes energéticas alternativas generando procesos energéticos “híbridos”. Los concentradores solares de canal parabólico (PTC) son una alternativa para disminuir la carga térmica de diversos procesos en la industria alimenticia, en especial los procesos de secado y evaporación. Estos dispositivos consisten en un cuerpo concentrador de la radiación solar y un elemento colector de calor (HCE) que permite la transferencia de calor hacia un fluido de trabajo. En el presente trabajo se evaluó el efecto del empleo de mezcladores estáticos en forma de cintas torcidas, que modifican el régimen de flujo en el interior del
HCE. Se empleó un diseño experimental factorial 32, en donde los factores considerados fueron el flujo másico del fluido de trabajo (0.15, 0.20 y 0.25 kg/s) y el empleo de tres configuraciones de mezcladores estáticos (ET, TT1 y TT2). El coeficiente de transferencia de calor se determina a partir del número de Nusselt, calculada a partir de las correlaciones de Dittus-Boelter y la desarrollada por Eiamsa-ard. El empleo de un mezclador estático dentro del HCE incrementa 37 % la transferencia de calor; mientras que la inserción de dos mezcladores incrementa un 62 %; se obtuvieron eficiencias globales del PTC sin emplear cinta torcida (ET) del 64 %, cuando se emplea una cinta torcida
(TT1) la eficiencia global es del 68 % y con dos inserciones de cinta torcida (TT2) se obtuvieron valores de eficiencia del 67 %. El empleo de mezcladores dentro del elemento colector de calor mejora la transferencia de calor hacia el fluido de trabajo. El uso de mezcladores estáticos es una estrategia de bajo costo para una mejora en la transferencia de calor en el suministro de energía de proceso con calentadores solares a temperatura intermedias (90- 400 °C).