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Título: Dimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica.
Autor: Quisphe Quisphe, Yadira Valeria
Palabras clave: ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
PCM DE ALTA TEMPERATURA
Fecha de publicación: feb-2022
Editorial: Quito : EPN, 2022
Citación: Quisphe Quisphe, Y.V. (2022). Dimensionamiento de un intercambiador de calor para almacenamiento de energía térmica. 76 hojas. Quito : EPN.
Resumen: This research aims to design a shell-and-tube heat exchanger for latent thermal energy storage using a high-temperature phase change material (PCM). First, a literature review on hightemperature PCMs and their applications was made. Then, the heat exchanger design was oriented towards the storage of residual heat from the combustion gases of an industrial furnace with the objective of preheating a combustion air stream from 600 to 850°C. Potassium carbonate was selected as high-temperature PCM because it exhibits suitable thermophysical properties for the application. The storage capacity was determined, and the dimensions and design parameters for both the tube and the shell sides of the heat exchanger were calculated. For preheating combustion air, 39.95 kW of power must be stored, for which 3579 kg of potassium carbonate were used and distributed inside 22 tubes of 202.74 mm of inner diameter and 2.40 m of length. The inner diameter of the shell was 1.54 m and the obtained heat-exchanger efficiency was 81%. The dominant heat-transfer mechanism inside the tubes was conduction because of the solidification of the PCM during the discharging of the stored energy stage, while natural convection was considered negligible.
Descripción: El presente trabajo tuvo como objetivo dimensionar un intercambiador de calor de tubos y coraza para el almacenamiento de energía térmica a través de materiales de cambio de fase, PCM, de alta temperatura. Inicialmente, se realizó una revisión bibliográfica acerca de los PCM de alta temperatura y sus aplicaciones. A partir de la bibliografía, se orientó el dimensionamiento del intercambiador de calor hacia el almacenamiento del calor residual de los gases de combustión de un horno industrial, para el precalentamiento de una corriente de aire, de combustión, de 600 a 850 °C. Para este requerimiento, se seleccionó al carbonato de potasio como material de cambio de fase por presentar propiedades termofísicas adecuadas para la aplicación, se determinó la potencia de almacenamiento, se calcularon las dimensiones y parámetros de diseño por el lado de los tubos y por el lado de la coraza del intercambiador. Se determinó que para el precalentamiento del aire de combustión se deben almacenar 39,95 kW de potencia, para lo cual, se emplearon 3579 kg de carbonato de potasio que fueron distribuidos en el interior de 22 tubos de 202,74 mm de diámetro y 2,40 m de longitud. El diámetro interno de la coraza fue de 1,54 m y la eficiencia del intercambiador de calor fue de 81 %. La conducción fue el mecanismo de transferencia de calor dominante en el interior de los tubos, debido a la solidificación del PCM durante la etapa de descarga de la energía almacenada, mientras que la convección natural se consideró despreciable.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/22433
Tipo: bachelorThesis
Aparece en las colecciones:TIC - Química

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