La presente tesis se ha llevado a cabo en el Instituto de Ingeniería Energética de la Universitat Politècnica de València y durante una estancia en el National Institute of Standards and Technology (NIST). El objetivo principal de la tesis es desarrollar un modelo de alta precisión para intercambiadores de calor de microcanales (MCHX), que tiene que ser útil, en términos de coste computacional, para tareas de diseño.
En la opinión del autor, existen algunos inconvenientes cuando los modelos existentes se aplican a algunos diseños recientes de intercambiador de calor, tales como MCHXs, bien de tubos en serpentín o en paralelo. Por lo tanto, la primera etapa de la tesis identifica los fenómenos que tienen el mayor impacto en la precisión de un modelo para MCHX. Adicionalmente, se evaluó el grado de cumplimiento de varias simplificaciones y enfoques clásicos. Con este fin, se desarrolló el modelo de alta precisión Fin2D como una herramienta para llevar a cabo la investigación mencionada.
El modelo Fin2D es una herramienta útil para analizar los fenómenos que tienen lugar, sin embargo requiere un gran coste computacional, y por tanto no es útil para trabajos de diseño. Es por ello que en base a los conocimientos adquiridos con el modelo Fin2D, se ha desarrollado un nuevo modelo, el Fin1Dx3. Este modelo tan sólo tiene en cuenta los fenómenos más importantes, reteniendo casi la misma precisión que Fin2D, pero con una reducción en el tiempo de cálculo de un orden de magnitud. Se introduce una novedosa discretización y un esquema numérico único para el modelado de la transferencia de calor del lado del aire. Este nuevo enfoque permite modelar los fenómenos existentes de forma consistente con mayor precisión y con mucho menos simplificaciones que los modelos actuales de la literatura. Por otra parte, se logra un coste razonable de cálculo para el objetivo fijado. La tesis incluye la validación experimental de este modelo tanto para un condensador y un enfriador de gas.
Con el objetivo de presentar el modelo Fin1Dx3 como una adecuada herramienta de diseño para MCHX, éste ha sido comparado en términos de precisión y coste computacional con el modelo Fin2D, otras simplificaciones del modelo Fin1Dx3 y otros modelos representativos de la literatura.
Por último, como aplicación del modelo propuesto a tareas de diseño, se llevaron a cabo una serie de estudios numéricos. Los estudios analizan la influencia de algunos parámetros de diseño en la eficiencia del MCHX. La importancia de estos estudios es que no pueden llevarse a cabo por un modelo que no tenga en cuenta los fenómenos modelados por Fin1Dx3.