Estudio de la transferencia de calor asociada a burbujas en superficies calientes

Abstract

En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo matemático para estudiar la transferencia de calor asociada a burbujas en paredes calientes. El modelo se basa en la resolución de las ecuaciones gobernantes de conservación de masa, cantidad de movimiento y energía. Con el fin de caracterizar el movimiento de la interfaz líquidovapor, se ha empleado un procedimiento de reciente implementación en el campo numérico, conocido con el nombre de ¿level set¿. Los resultados obtenidos numéricamente se han comparado con correlaciones analíticas y resultados experimentales de diversos autores. Aprovechando el potencial que aporta el modelo, se han analizado los distintos mecanismos de transferencia de calor asociados a burbujas. Para el caso de burbujas adiabáticas, se ha verificado que el efecto de la termocapilaridad contribuye notablemente a la transferencia de calor puesto que el gradiente de temperatura en la interfaz es muy elevado. Por el contrario, para el caso de burbujas diabáticas (relacionadas a la ebullición nucleada), el efecto de la termocapilaridad es prácticamente despreciable puesto que el gradiente de temperatura en la interfaz es notablemente menor que para el caso de burbujas adiabáticas. Otros mecanismos de transferencia de calor estudiados para el caso de burbujas diabáticas han sido la evaporación de líquido sobrecalentado que rodea a las burbujas, evaporación de la microcapa, convección local y conducción, concluyendo que la mayor parte del calor se transfiere mediante convección local.