7th IMRMPT

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English title:	CFD modelling and sensitivity study of the vapour absorption in a bubble double pipe absorber
Spanish title:	Modelizaci�n CFD y estudio de sensibilidad de la absorci�n de vapor en un absorbedor de burbujas de doble tubo
English abstract:	Absorption heat pump technologies are called to play a relevant role in the energy transition given their nature of sustainable and environmentally friendly emerging options when driven by solar energy or waste energy. However, they require further development to compete with mechanical heat pump technologies. Absorption heat pumps, in their basic configuration, consist mainly of an evaporator, an expansion valve, a condenser, a generator, a solution pump, and an absorber. The absorber is identified as the most critical component because depending on how intense the vapour mass transfer is in this component, it affects the cooling capacity and performance of the system. Since the absorption process is exothermic, both mass and heat transfer occur simultaneously resulting in a complex phenomenon. Moreover, the bubble absorption mode allows better exchange interphase in comparison to falling film or adiabatic absorption mode configurations. The present investigation aims to model the bubble absorption process performance in an aluminium double pipe absorber of 1-meter length using a mixture of ammonia\lithium nitrate. The ammonia\lithium nitrate mixture is identified as a promising alternative to conventional working fluids and has a great potential for solar air-conditioning applications. The CFD model test section consists of a vertical aluminium double pipe absorber with smooth surfaces where the mixture and ammonia vapour flow upward in the inner tube while the cooling water flows downward in the annulus side. In this study, the methodology followed to built-up a CFD model of the absorption process is presented and validated. Moreover, a sensitivity study is also presented considering the effect of the operating parameters on absorber performance indicators such as absorption mass flux, mass transfer coefficient, and solution heat transfer coefficient. Results mainly indicate that the CFD model adequately simulates the effect of the cooling water flow and solution mass flow. Results also show that the heat and mass transfer parameters improve as the solution mass flow is risen and the cooling water temperature is reduced. The developed CFD model helps to avoid costly experimentation and will be used to design bubble absorbers where the vapour absorption process can be enhanced using internal pipes with inner advanced surfaces of different material characteristics.
Spanish abstract:	Las tecnolog�as de bombas de calor de absorci�n est�n llamadas a desempe�ar un papel relevante en la transici�n energ�tica dada su naturaleza al representar una opcion emergente sostenible y respetuosas con el medio ambiente especialmente cuando alimentadas con energ�a solar o energ�a residual. Sin embargo, estas tecnolog�as requieren un mayor desarrollo para competir con las tecnolog�as de bombas de calor por compresi�n mec�nica. Las bombas de calor de absorci�n, en su configuraci�n b�sica, consisten principalmente en un evaporador, una v�lvula de expansi�n, un condensador, un generador, una bomba de flujo y un absorbedor. El absorbedor se identifica como el componente m�s cr�tico porque, dependiendo de la intensidad de la transferencia de masa de vapor en este componente, este afecta la capacidad de enfriamiento y el rendimiento del sistema. Dado que el proceso de absorci�n es exot�rmico, tanto la transferencia de masa como la de calor ocurren simult�neamente lo que resulta en un fen�meno complejo. Adem�s, el modo de absorci�n de burbujas permite una mejor interfase de intercambio en comparaci�n con las configuraciones de pel�cula descendente o modo de absorci�n adiab�tico. La presente investigaci�n tiene como objetivo modelar el rendimiento del proceso de absorci�n de burbujas en un absorbedor de doble tubo de aluminio de 1 metro de longitud utilizando la mezcla amon�aco/nitrato de litio. La mezcla de amon�aco / nitrato de litio ha sido identificada como una alternativa prometedora de los fluidos de trabajo convencionales y tiene un gran potencial para aplicaciones de aire acondicionado solar. El modelo CFD consiste en un absorbedor vertical de aluminio de doble tubo con superficies lisas donde la mezcla y el vapor de amon�aco fluyen hacia arriba en el tubo interior mientras que el agua de enfriamiento fluye hacia abajo en el lado anular. En este estudio, se presenta la metodolog�a seguida para construir un modelo CFD para el modelamiento del proceso de absorci�n utilizando la mezcla amon�aco/nitrato de litio. Adem�s, tambi�n se presenta un estudio de sensibilidad considerando el efecto de los par�metros de operaci�n en los indicadores de rendimiento del absorbedor, tales como como el flujo de masa de absorci�n, el coeficiente de transferencia de masa y el coeficiente de transferencia de calor de la soluci�n. Los resultados indican que el modelo CFD simula adecuadamente el efecto del flujo de agua de enfriamiento y el flujo m�sico de la soluci�n. Los resultados tambi�n muestran que los par�metros de transferencia de calor y masa mejoran a medida que aumenta el flujo m�sico de la soluci�n y se reduce la temperatura del agua de enfriamiento. El modelo CFD desarrollado evita costosas experimentaciones y facilitar� el dise�o de absorbedores de burbujas donde el proceso de absorci�n de vapor se puede mejorar utilizando tubos internos con superficies avanzadas internas de diferentes materiales.
Topic:
Presentation Type:
Speaker:

Authors

Name	Institution	Email
Carlos Amaris	Universidad Industrial de Santander	cfamacas@uis.edu.co
Andres Zapata	Universidad del Valle	andres.zapata@correounivalle.edu.co

Presentation

Room:	Principal Room
Date:	June 7, 2023
Hour:	17:00 - 17:20

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7^th IMRMPT
Seventh International Meeting for Researchers in Materials and Plasma Technology

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