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Análisis térmico de un intercambiador de calor en un yacimiento geotérmico utilizando CFD

Resumen

Los intercambiadores de calor tipo tubería coaxial desempeñan un papel en la extracción de calor geotérmico. Mediante el uso de herramientas de simulación como la dinámica de fluidos computacional (CFD) es posible obtener información detallada sobre la distribución de temperatura, eficiencia térmica y el flujo de calor dentro del intercambiador (DBHE); el objetivo principal de esta investigación es el análisis del fluido dinámico térmico del intercambiador de calor en el yacimiento geotérmico Krafla en Islandia usando CFD. Para llevar a cabo esta investigación se establecen las condiciones y propiedades fisicoquímicas del proceso a partir de la investigación de (Theo Renaud et al., 2019, tit. simulación numérica de un intercambiador de calor en el sistema geotérmico Krafla) mediante la elaboración del intercambiador de calor de pozo profundo por medio de diseño asistido por computadora, se añaden las condiciones iniciales de temperatura y velocidad de inyección en ANSYS Fluent analizando el comportamiento térmico del DBHE. Los resultados obtenidos para la primer corrida usando la función de temperatura contra profundidad permite establecer las condiciones de temperatura a lo largo del pozo, estos resultados fueron comparados con los resultados obtenidos en el yacimiento geotérmico de Krafla; se produjo una temperatura de salida en el DBHE de 300 [K], indicando una buena precisión en el modelo presentado. Posterior de la validación de la simulación, se cambiaron las condiciones de operación y se obtuvo que la variación de temperatura de inyección afecta al gradiente térmico dentro del pozo y a la eficiencia del DBHE debido a que influye en los mecanismos de transferencia de calor por conducción dentro del pozo.