Diseño de un caloducto axialmente ranurado y sus modelos matemáticos

Design of an axially grooved heat pipe and its mathematical models

Resumen

El término “caloducto” (heat pipe) describe a “una estructura de ingeniería que posee una elevada conductividad térmica que excede a cualquiera de los metales conocidos”. Los caloductos utilizan alguna especie de material poroso o estructura capilar que asiste o promueve el flujo de un fluido desde uno de sus extremos que funciona como condensador hasta el extremo opuesto que funciona como evaporador. Dicha estructura capilar forma parte esencial de estos dispositivos de transferencia de calor de dos fases, pasivos, que son capaces de transferir grandes cantidades de calor, sin pérdida de este, y que pueden funcionar con bajos gradientes de temperatura. Durante la operación en estado estacionario de un caloducto, se pueden presentar importantes mecanismos que limitan la cantidad máxima de calor que puede transferir y por tanto afectan su funcionamiento. Los límites de funcionamiento representan los límites máximos de transporte de calor. Existen cinco tipos de limitaciones al transporte de calor: límite viscoso, límite sónico, límite de arrastre y límite de ebullición. La magnitud de estas limitaciones depende de las propiedades de los fluidos de trabajo, del material y dimensiones del caloducto. El alcance de cualquiera de estos valores límites daría por resultado una mala y/o nula operación del caloducto por lo que debe observarse trabajar por debajo de estos valores y que a través de modelos matemáticos podemos conocer. Las ecuaciones de análisis en el presente trabajo nos permiten visualizar los máximos valores de calor que un caloducto, bajo determinadas condiciones termodinámicas y geometrías, puede transferir.