The purpose of this research is to evaluate the effect of twist in the internal tube in a tube-in-tube helical heat exchanger keeping constant one type of ridges. To meet this goal, a Computational Fluid Dynamic (CFD) model was carried out. The effects of the fluid flow rate on the heat transfer were studied in the internal and annular flow. A commercial CFD package was used to predict the flow and thermal development in a tube-in-tube helical heat exchanger. The simulations were carried out in counter-flow mode operation with hot fluid in the internal tube side and cold fluids in the annular flow. The internal tube was modified with a double passive technique to provide high turbulence in the outer region. The numerical results agree with the reported data, the use of only one passive technique in the internal tube increases the heat transfer up to 28.8% compared to smooth tube.

Los intercambiadores de calor se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales determinando su funcionamiento, por lo tanto, se ha trabajado en diseños eficientes y fiables, y sus posibilidades de mejora han sido ampliamente estudiadas; lo anterior sumado al desarrollo actual de poderosos microprocesadores, ha justificado y promovido el empleo de la Dinámica de Fluidos computacional – CFD para estudiar las técnicas de mejora de estos dispositivos, aplicando diferentes modelos de turbulencia como k−ε o k−ω, con resultados aceptables. Pero el modelo no es la única variable que inciden en los resultados, se ha visto que la malla los afecta bastante, por eso durante este trabajo se estudia la incidencia del refinamiento de malla en los resultados alcanzados durante el análisis CFD de la transferencia de calor en intercambiadores empleando los modelos k−ε y k−ω; las simulaciones fueron desarrolladas con ANSYS© V17.0 en el Laboratorio de Modelado del grupo de investigación en Materiales Avanzados y Energía del Instituto Tecnológico Metropolitano de Medellín (MATyER-ITM). El estudio consistió en la búsqueda de convergencia en soluciones de mallas cada vez más finas comparando el número de Nusselt contra el número de elementos de malla para determinar dónde se vuelve innecesario el refinamiento, las simulaciones se corrieron con CFX© de ANSYS© y logró comprobarse efectivamente la incidencia del refinamiento en los resultados y en el tiempo y la necesidad de capacidad de cómputo. La validación de los modelos se realizó a partir de resultados experimentales reportados por Kumar en 2006, como lo propuso Di Piazza en 2010; encontrándose que el modelo k−ε estándar permite mayor ajuste de los resultados numéricos a los experimentales.

Heat exchangers are fundamental for energy plants and the operation of industrial processes. As a result, active and passive techniques are needed to increase heat transfer and develop efficient and reliable designs. The design of heat exchangers has been based on iterative methods that require experimentation to be validated. These circumstances, added to the development of powerful microprocessors, promote the use of numerical methods to study flow distribution and pressure drop, as well as thermal analyses applying different turbulence models and several coupling speed-pressure schemes. This paper examines flow development through curved and twisted tube heat exchanger by means of a computational fluid dynamics numerical model developed in ANSYS® in order to establish the minimum length required to infer conclusions for the complete exchanger. This work tries to reduce the computational cost while maintaining the balance between desired accuracy and available computational resources. Finally, this study shows that the flow can be considered fully developed after it has traveled 360° inside the helix; after that point, secondary flows and re-circulation regions improve the heat transference in these devices can be verified.

La texturización superficial ha sido empleada en diversas situaciones con el propósito de mejorar el desempeño tribológico de componentes mecánicos en contacto. En particular, la imposición de una textura determinística en superficies metálicas mediante procesos de mecanizado tiene unos costos energéticos asociados al consumo de potencia eléctrica, al desgaste de las herramientas de corte y a las pérdidas propias de la transformación de la energía eléctrica en energía mecánica, entre otras. Es, por lo tanto, pertinente cuantificar el consumo energético en el proceso de texturización con el propósito de evaluar la viabilidad de aumentar las áreas a texturizar, esto es, incrementar el volumen de material a remover de las piezas. En este trabajo se estudió el proceso de texturizado superficial con cinco patrones geométricos de un conjunto de pines fabricados en aceros AISI 1080 y AISI 52100, con énfasis en el análisis del consumo energético en el centro de mecanizado. Durante la texturización se registraron consumos de energía eléctrica entre 31.8 y 52.3 Wh por mm2 de área texturizada y a partir de los datos experimentales se establecieron correlaciones entre el consumo de energía, el material, el diseño geométrico de la textura y el área texturizada. Se encontró un aumento del 14% del consumo de energía al aumentar el área texturizada para el acero AISI 1080 en oposición al acero AISI 52100, en el cual disminuyó 20.8% el consumo energético al aumentar el área texturizada.

Surface texturing is a well-known method used in components like journal bearings to enhance load capacity and reduce friction. This study investigates how the placement of the texturized areas affects the performance of journal bearings. By employing the Reynolds equation for lubrication theory, numerical simulations are conducted on journal bearings with spherical texture elements. A comprehensive experimental design investigates the influence of the textures’ positioning and surface area. According to the numerical results, the positioning of the textures plays a crucial role in determining the eccentricity ratio, with certain positions producing more pronounced changes. Interestingly, there is no straightforward connection between the eccentricity ratio and attitude angle, which highlights the importance of precise texture positioning for most effective lubrication. Additionally, certain locations boost the minimum film thickness substantially, leading to improved hydrodynamic lubrication. These findings emphasize the significance of careful texture placement for enhancing journal bearing performance, particularly in managing friction and load under various operational conditions.