Resumen de Estudio y diseño de un intercambiador de calor agua-aire para la cara fría de un módulo Peltier: en un sistema de generación termoeléctrico
Patricia Aranguren Garacochea, David Astrain Ulibarrena, Álvaro Martínez Echeverri, Antonio Rodríguez García
En el contexto actual de crisis energética, motivada por el encarecimiento de los combustibles fósiles, están siendo cada vez más importantes las medidas encaminadas al desarrollo de fuentes renovables de energía y a la utilización inteligente de la misma, mediante equipos más eficientes y evitando el despilfarro. En este sentido, la generación termoeléctrica basada en el efecto Seebeck está tomando importancia en aplicaciones de aprovechamiento de calor residual de bajo nivel térmico, para su conversión parcial en energía eléctrica. Ya se demostró, mediante la implementación de un modelo computacional validado experimentalmente, la importancia que tiene la disminución de las resistencias térmicas de los focos caliente y frío en la eficiencia del sistema de generación termoeléctrica. En ese caso, se utilizaron disipadores de aletas con ventiladores como intercambiadores de calor. En el presente trabajo se ha diseñado un sistema de intercambio de calor entre la cara fría del módulo Peltier y el ambiente, utilizando agua como fluido calor-portador, el cual absorbe el calor que desprende la cara fría del sistema termoeléctrico y lo transporta hasta un intercambiador de tubos y aletas con ventilador, quién se encarga de transmitir dicho calor al ambiente. Debido a los elevados coeficientes de convección que se alcanzan con el agua en el interior del intercambiador, se consiguen mejores valores de resistencia térmica, que en el caso de los disipadores y aletas, lo que supone mejorar la eficiencia del convertidor termoeléctrico. Para el desarrollo de este trabajo se ha implementado un modelo de cálculo computacional que resuelve las ecuaciones propias de la transmisión de calor así como la mecánica de fluidos, lo que permite obtener las distintas resistencias térmicas y pérdidas de carga del sistema, para diferentes caudales de agua y de aire. Estos resultados son introducidos en el modelo computacional validado de generación termoeléctrica para obtener la potencia eléctrica neta generada, así como la eficiencia.
