High capacity cooling of small cavities with swirl-creating geometries

Abstract

Desde el comienzo de la revolución industrial, los ingenieros se proponen mejorar los procesos de producción para ahorrar tiempo, dinero y energía. Este desarrollo ha dado lugar a máquinas y componentes más compactos y potentes. Por tanto, la disipación de energía requiere de mayores flujos de calor. Con la tendencia a la miniaturización, las superficies de refrigeración disponibles son cada vez más pequeñas. Debido a ambas tendencias, en el futuro se necesitarán procesos de refrigeración cada vez más eficaces. Un enfoque actual para este reto es el llamado evaporador puntual. En el evaporador puntual, el refrigerante se pulveriza desde un tubo capilar en un orificio ciego y se expulsa en dirección opuesta a la de inyección. Con esta tecnología es posible disipar altos flujos de calor de hasta 1000-1500 kW/m². La desventaja de este proceso de refrigeración es su eficiencia comparativamente baja, ya que alrededor del 50-80% del refrigerante sale del proceso sin evaporar. La eficiencia debe aumentarse ampliando el recorrido del refrigerante a través del evaporador. Esto se consigue forzando una trayectoria helicoidal del refrigerante en el evaporador. Este tipo de evaporador se llama evaporador helicoidal o de remolino.