Frigorífico Zeer Pot / Diseño

Datos del proyecto

Autores	Ayon Shahed
Ubicación	Burkina Faso
Estado	Desplegada
Manifiesto del OKH	Descargar

La olla Zeer es un dispositivo de refrigeración inventado en África que funciona según el principio de enfriamiento por evaporación. Según Science in Africa , cada dispositivo puede almacenar 12 kg de verduras, manteniéndolas frescas hasta por 20 días y su producción cuesta menos de 2 dólares. ^[1] Este artículo mostrará cómo construir un refrigerador tipo olla dentro de olla, discutirá varios aspectos de la tecnología y presentará los resultados de un análisis paramétrico.

Descripción general de la tecnología

En climas duros y secos, la conservación de los alimentos juega un papel vital para maximizar el rendimiento económico y nutricional de la rara oportunidad de una buena cosecha. El calor seco reduce significativamente la vida útil de los productos y, como resultado, hay un alto nivel de desperdicio de cosecha. ^[2]

La siguiente comparación de vida útil ha sido adaptada de un estudio de caso realizado por Practical Action Organization y se puede acceder directamente aquí .

El impacto del refrigerador tipo pot-in-pot se nota inmediatamente, ya que la vida útil de la mayoría de los productos se prolonga de 5 a 10 veces. Esto significa que los agricultores no sólo podrán vender sus productos más allá de los primeros días después de la cosecha, sino que también podrán consumir de forma segura los productos no vendidos debido a su prolongada vida útil.

Principio de operación

Cuando la evaporación ocurre desde una superficie, hay una energía asociada con el cambio de fase conocida como calor latente de vaporización. En un sistema dado, a medida que una especie de gas fluye sobre la superficie húmeda, se producen continuamente evaporación y condensación para mantener condiciones de estado estable.

Para mantener la evaporación, debe haber una absorción de energía interna en el líquido, lo que daría como resultado una reducción de la temperatura . Este efecto de enfriamiento se conoce como enfriamiento evaporativo y es más efectivo en climas secos debido a la falta de contenido de humedad (humedad relativa) en el aire. ^[4]

En el caso del frigorífico Zeer, el agua se evapora de la arena a través de la superficie de la vasija de barro exterior y de toda la superficie superior de la arena húmeda expuesta a la radiación solar , eliminando energía del sistema. La Figura 1 es una representación gráfica del flujo de agua y energía dentro de un refrigerador Zeer.

Puede acceder a información adicional sobre tecnologías de enfriamiento por evaporación aquí .

Cómo hacer un refrigerador tipo olla en olla

El documento Clay Based Technologies ha sido puesto a disposición por la Practical Action Organization. Dentro del documento, las páginas 15 a 19 describen en detalle cómo hacer un refrigerador tipo olla dentro de olla. El resto del documento analiza otras tecnologías basadas en arcilla que pueden ser de interés. Los pasos para hacer un refrigerador tipo olla en olla se describen a continuación en caso de que el lector no pueda abrir archivos PDF. ^[5] Hay manuales alternativos disponibles basados ​​en la experiencia de Movement eV en Burkina Faso, ^[6] y en la Guía de Mejores Prácticas basada en estudios en Mali realizados por MIT D-Lab, The World Vegetal Center y Movement eV. ^[7]

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Figura 2: Se utiliza una piedra para darle forma de cuenco al interior del molde.

Figura 3: Dimensiones del molde

Hacer los moldes

• Haz un pequeño agujero en el suelo y cúbrelo con un tapete. Utilice una pequeña cantidad de virutas de madera en el tapete para evitar que se pegue.
• Mezcle y amase una mezcla uniforme de barro, estiércol y agua hasta formar una bola.
• Presiona repetidamente una piedra en la mezcla para eventualmente formar un tazón. Continúe haciendo esto, agregando más material si es necesario, hasta que el molde alcance las dimensiones indicadas en la Figura 2.
• Una vez elaborado el molde se debe dejar secar al sol durante 30 minutos aproximadamente.

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Figura 4: Usando agua y una piedra se alisa la superficie de la mezcla

Figura 5: Se da vuelta el molde y se presiona la arcilla encima

Hacer las vasijas de barro

• Haga un pequeño agujero en el suelo y cúbralo con una estera. Utilice una pequeña cantidad de virutas de madera en el tapete para evitar que se pegue.
• Amasar la arcilla hasta obtener una mezcla similar a una masa.
• Enrolle la arcilla y colóquela encima de un molde al revés.
• Extender la mezcla sobre el molde manteniendo un espesor de 10mm aproximadamente.
• Utilice una piedra plana y un poco de agua para alisar la superficie.
• Una vez formada la forma redonda se puede retirar el molde.
• Las paredes de la maceta se pueden ampliar a la altura deseada.
• Agregue una capa extra gruesa al borde (aproximadamente 20 mm)
• Esto completa el primer bote.
• Forma la segunda maceta más grande de la misma manera, usando el molde apropiado.
• Extiende la altura de esta maceta según sea necesario.
• Forme el borde de la maceta más grande, utilizando un espesor de aproximadamente 30 mm.
• La parte final de este proceso es agregar decoración alrededor del exterior de la maceta. Esto se hace enrollando la mezcla en forma de salchicha larga y pegándola alrededor del exterior de la olla aproximadamente a dos tercios de su altura. El patrón se hace presionando con los dedos. La olla grande ya está completa.
• Ahora se dejan secar ambas macetas al sol. Esto normalmente tarda entre dos y cuatro días, dependiendo de la temperatura ambiente y la luz solar.

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Figura 6: Las ollas se queman bajo un montón de piedras y estiércol de vaca.

Preparar las vasijas de barro

• Identifica un área que esté despejada y haz un círculo con rocas.
• Cubra el suelo dentro del círculo con estiércol de vaca.
• Coloque tantas vasijas de barro como sea posible dentro del círculo.
• Cubrir completamente las macetas con palos de madera y más estiércol de vaca.
• Enciende el fuego y déjalo arder durante 24 horas.
• Para que este proceso sea más eficiente es mejor quemar tantas ollas como sea posible a la vez.

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Figura 7: Refrigerador de olla dentro de olla ensamblado

Montaje y Operación

• Se debe colocar arena en el fondo de la maceta grande formando una capa de aproximadamente 5cm de profundidad.
• Coloque la maceta más pequeña encima de la arena y céntrela en la maceta grande (las macetas ahora deben estar niveladas).
• Llena el espacio restante entre las macetas con arena.
• Si es posible, coloque el dispositivo ensamblado sobre un soporte para maximizar el flujo de aire.
• La olla pequeña debe cubrirse con una tapa (de barro o tela) para evitar que entre aire caliente en la cámara de almacenamiento.
• El frigorífico pot-in-pot funciona de forma pasiva mientras la arena permanezca húmeda.
• Revise la arena dos veces al día y agregue agua según sea necesario.

Análisis de Tecnología

El éxito del frigorífico pot-in-pot depende en gran medida de las condiciones del entorno. Debido a que el dispositivo depende del enfriamiento por evaporación natural, solo puede considerarse una tecnología apropiada para regiones que demuestran una humedad relativa adecuadamente baja y un nivel suficiente de flujo de aire. Para maximizar la eficacia del dispositivo de refrigeración olla en olla, se debe aumentar la tasa de evaporación. Para investigar adecuadamente la tecnología es importante cuantificar los efectos de:

• Humedad relativa
• Permeabilidad
• Características de flujo
  • Velocidad de flujo
  • Flujo laminar versus flujo turbulento
  • Consideraciones sobre la capa límite
• Área disponible para Evaporación

Cabe señalar que los valores presentados en las siguientes secciones indican el efecto de enfriamiento máximo para un conjunto determinado de parámetros. Es probable que el enfriamiento real sea menor debido a irregularidades en parámetros, como la velocidad del viento y la humedad relativa.

Humedad relativa

La humedad relativa es una medida del contenido de agua que se puede contener en el aire a una temperatura específica. Un ambiente con una humedad relativa baja en comparación con uno con una humedad relativa alta evaporará la humedad más fácilmente y en mayor medida. Por esta razón, el dispositivo de refrigeración pot-in-pot sólo es efectivo en ambientes con baja humedad relativa (Figura 8). Las regiones centrales del norte de México (como Chihuahua) y África (como Sudán) son los lugares más apropiados para el uso de esta tecnología.

En algunos casos, la tecnología puede resultar adecuada para épocas específicas del año en las que el nivel de humedad es bajo. Para un conjunto de condiciones determinadas, la información sobre la humedad se puede medir directamente a partir de una tabla psicrométrica. Además, los centros meteorológicos locales suelen mantener un registro de los niveles de humedad.

Se ha utilizado una humedad relativa de 0,3 voluntades para todos los cálculos en los que este valor se mantiene constante. Con esta humedad relativa y una velocidad típica del viento de 2,5 m/s, se observa un efecto de enfriamiento de 4,46 kW en condiciones de flujo turbulento. La relación establecida anteriormente, en la que se espera que el dispositivo funcione mejor en ambientes de baja humedad, queda claramente indicada en este gráfico.

Permeabilidad

Si bien la evaporación sin duda ocurre a través de la vasija de barro exterior, la permeabilidad de esta capa juega un papel importante en la determinación de la velocidad real a la que se evapora el agua. La loza es el tipo de arcilla que se utiliza para construir este dispositivo. Este tipo de arcilla es relativamente porosa y permeable en relación con otras formas de arcilla, como la porcelana y el gres. ^[8] Además de penetrar a través de la vasija de barro exterior, el agua debe viajar a través de la arena para reemplazar continuamente la humedad que ha pasado a través de la arcilla y se ha evaporado. El efecto de enfriamiento estará limitado tanto por esta velocidad de difusión como por la permeabilidad de la arcilla.

Con estas consideraciones, se incorpora un factor de corrección de permeabilidad de 0,3 en los cálculos de rendimiento (como se detalla en el Apéndice A ). Además, se ha elaborado un gráfico (Figura 12) que varía solo este factor de corrección para proporcionar una idea general de cómo este número afecta los hallazgos presentados.

Se reconoce que la validez de establecer este factor de corrección en 0,3 puede no ser representativa de las limitaciones reales creadas por los mecanismos involucrados con la difusión de humedad y la permeabilidad de la arcilla dentro del dispositivo. Esto proporciona una plataforma para un proyecto futuro que investigue esto con mayor detalle, incluida la identificación de métodos para aumentar la permeabilidad de la arcilla.

Características de flujo

Velocidad de flujo

A medida que el agua se evapora en el aire circundante, la humedad relativa local aumenta y, por lo tanto, reduce la probabilidad de una mayor evaporación. Es necesario el flujo de aire para reemplazar este aire húmedo con aire seco. Esto es proporcionado por los vientos naturales de la zona. Una velocidad de flujo alta dará como resultado que la masa de aire que rodea inmediatamente el dispositivo permanezca continuamente en un estado seco y, por lo tanto, inducirá una mayor tasa de evaporación.

Se ha seleccionado una velocidad media del viento de 2,5 m/s o 5,6 mph basándose en una revisión de los datos meteorológicos de las regiones del norte y centro de África.

Flujo laminar versus flujo turbulento

En un sistema determinado, la existencia de turbulencias dentro de un flujo de fluido aumenta el nivel de mezcla, transferencia de calor y transferencia de masa. En este caso particular, para una configuración típica se puede suponer que el flujo es turbulento. Si consideramos el flujo de aire sobre una placa plana (donde el flujo de aire es el viento y la placa plana es el suelo), se puede calcular la distancia a la que el flujo pasa de laminar a turbulento. Esta transición ocurre para un número de Reynolds de aproximadamente 5 x105{\displaystyle 10^{5}}.

El número de Reynolds es un parámetro adimensional que se define como una medida de la relación entre fuerzas de inercia y fuerzas viscosas y se puede calcular de la siguiente manera:

        Rmi=ρVXµ{\displaystyle {Re}={\frac {{\rho }{V}{x}}{\mu }}}   ^[9]

Para una temperatura del aire ambiente de 35 grados centígrados y una velocidad del viento de 2,5 m/s, se comprueba que el flujo pasa a turbulencia a una distancia de aproximadamente 2,6 m.

Aquí radica la justificación de nuestra turbulenta suposición. Si confiamos en el viento natural, es muy poco probable que el refrigerador tipo olla en olla esté ubicado a menos de 2,6 m de donde el flujo de aire interactúa inicialmente con la superficie del suelo. Para completar, se ha elaborado un gráfico para resaltar cómo varía el rendimiento entre flujo laminar y turbulento (Figura 9).

Consideraciones sobre la capa límite

Continuando con el análisis de placa plana, se debe reconocer la existencia de una capa límite. Dentro de esta capa límite existe un gradiente de velocidad en el que hay un aumento de la velocidad a medida que nos alejamos del suelo. La velocidad real del viento (velocidad de la corriente libre) existe sólo más allá de esta capa límite. ^[10] Debido a este gradiente de velocidad, la altura de la capa límite se convierte en un factor importante que afecta el rendimiento del refrigerador pot-in-pot. Esta altura se puede calcular de la siguiente manera:

        ∂yoametro=5µXρV{\displaystyle \partial _{lam}={5}{\sqrt {\frac {\mu x}{\rho V}}}}   ^[11]

        ∂tturb=0,37XRmiX−15{\displaystyle \partial _{turb}={0.37}{x}{Re_{x}}^{\frac {-1}{5}}}   ^[12]

La Figura 8 proporciona una representación gráfica de cómo este valor aumenta en la dirección del flujo. Queda claro que al aumentar la altura del refrigerador tipo pot-in-pot, el dispositivo puede exponerse a una mayor velocidad del viento. La velocidad del viento tiene un impacto significativo en el rendimiento del dispositivo. La observación de los diversos gráficos presentados en este artículo indica que hay un aumento en el efecto de enfriamiento a medida que aumenta la velocidad del viento.

La existencia de un gradiente de velocidad dentro de la capa límite y las ganancias de rendimiento esperadas debido a velocidades más altas sugieren que el dispositivo debe colocarse lo más alto posible y sin obstruir el flujo de aire. Esto se puede lograr utilizando una estructura de marco para que el dispositivo se asiente encima. Si es posible, el marco en sí debe colocarse en un terreno elevado o encima de estructuras sólidas existentes.

Área disponible para Evaporación

El área de superficie disponible para que se produzca la evaporación se puede aproximar para el sistema olla en olla como:

  Área total = Área de superficie de la porción esférica del recipiente exterior

                 + Área de superficie de la porción cilíndrica del recipiente exterior

                 + Área de superficie de arena expuesta entre macetas

Por ejemplo, si utilizamos las dimensiones recomendadas por la Organización de Acción Práctica (Figura 11), se encuentra que el área es:

        Armiatohtayo=124πohR¯2+2πohR¯(h¯−ohR¯)+π((ohR¯−th¯)2−IR¯2)=0,773metro2{\displaystyle {Área_{total}}={\frac {1}{2}}4\pi {\bar {O}}^{2}+2\pi {\bar {O}}\left({\ barra {H}}-{\bar {O}}\right)+\pi \left(\left({\bar {OR}}-{\bar {TH}}\right)^{2}-{\ barra {IR}}^{2}\right)=0,773m^{2}}

Este valor se ha utilizado para todos los cálculos en los que el área se mantiene constante.

La Figura 12 destaca cómo el rendimiento del dispositivo varía según el área. Una descripción general de la sección que detalla Cómo hacer un refrigerador Pot-in-Pot mostrará que el radio es la dimensión más simple para variar en el proceso. Como tal, se ha seleccionado el radio del recipiente exterior para variar el área disponible para la evaporación.

Como era de esperar, hay un aumento notable en el efecto de enfriamiento a medida que aumenta la superficie. Para la velocidad del viento elegida de 2,5 m/s, hay un efecto de enfriamiento de 4,46 kW, 6,58 kW y 8,85 kW para radios de 0,25 m, 0,35 my 0,45 m respectivamente.

Sin embargo, un aumento en el área implica la necesidad de usar más arcilla y material de molde para cada dispositivo, lo que aumentará el precio promedio de 2 USD. Además, el dispositivo necesitará más arena y más agua para funcionar. La opción de aumentar el área disponible para la evaporación sólo debe implementarse después de considerar estos factores. Puede resultar un enfoque viable para las familias que deseen aunar recursos para crear un dispositivo de olla en olla más grande y eficaz. En este caso, el recipiente interior también debería hacerse más grande para aumentar la capacidad de los productos a almacenar dentro del dispositivo.

Discusión

Interpretación de los valores informados

Los valores del efecto de enfriamiento se han informado en kilovatios (kW) y no en forma de energía. La energía real extraída del sistema depende de la existencia de estas condiciones y de cuánto tiempo están presentes.

Además, la energía derivada de este número es una indicación de la energía total que se puede extraer de todo el dispositivo olla en olla. Esto incluye tanto las vasijas de barro, el volumen de arena, el contenido de agua dentro de la arena, el aire dentro de la cámara de almacenamiento y el contenido de la cámara de almacenamiento. Por lo tanto, el valor no debe interpretarse como la energía extraída exclusivamente de la cámara de almacenamiento. Se necesitaría un modelo complejo de conducción y difusión de masa para proporcionar un análisis completo de los mecanismos de transferencia de calor dentro de la estructura de olla en olla, lo que queda fuera del alcance de este artículo.

Convección

El refrigerador tipo olla en olla experimentará ambas formas de convección. Cuando el aire está inactivo, el dispositivo experimentará convección natural y posteriormente, cuando el aire se mueva a una velocidad determinada, el dispositivo experimentará los efectos de convección forzada.

En ambos casos, es probable que el proceso convectivo transfiera energía al sistema debido a la alta temperatura ambiente y la temperatura más fría de la superficie del dispositivo. Esta energía que se transfiere al sistema reducirá el efecto de enfriamiento general. Sin embargo, en comparación con la energía asociada con una reacción de cambio de fase (evaporación), las pérdidas/ganancias por convección son relativamente pequeñas.

Radiación

Se espera que el refrigerador Zeer Pot funcione en condiciones abiertas con exposición a la luz solar directa durante el día. Esto transferirá una cantidad significativa de energía al sistema, dependiendo del nivel de irradiación solar, la temperatura de la superficie de la vasija exterior y las propiedades del material de la arcilla.

Aproximación aproximada del equilibrio energético neto

Esta sección intentará cuantificar la cantidad de energía extraída de la cámara de almacenamiento aplicando un balance de energía que incluye enfriamiento por evaporación y radiación.

Las siguientes condiciones describen el escenario base utilizado en todo el artículo:

        Ametrobiminortet tmimetropagmiratturmi:tametrob=308k{\displaystyle Ambiente\ Temperatura:T_{amb}=308K}

        Rmiyoativmi htumetroidity:Rh=0.3{\displaystyle\ Humedad relativa:{RH}=0,3}

        W.inorted Spagmimid:W.=2.5metro/s{\displaystyle Viento\ Velocidad:W=2,5m/s}

        PAGmirmetromiabiyoity CohrrmiCtiohnorte FaCtohr:PAGCF=0.3{\displaystyle Permeabilidad\ Corrección\ Factor:{PCF}=0,3}

        SturFaCmi Armia Fohr mivapagohratiohnorte:A=0.733metro/s{\displaystyle Superficie\ Área\ para\ Evaporación: A=0,733m/s}

Para incluir los efectos de la radiación, consideremos solo las horas de luz, que se supone son entre las 8 a. m. y las 6 p. m. (10 horas).

Se informó que el efecto de enfriamiento máximo para los parámetros enumerados anteriormente fue de 4,46 kW. En el transcurso de 10 horas, el enfriamiento general (considerando períodos de estancamiento del flujo, irregularidades ambientales y períodos de reducción del contenido de humedad en la arena) se ha aproximado a tres horas en este valor máximo para las condiciones prescritas. Esto nos da una pérdida de energía efectiva del sistema de 13,4kWh.

El siguiente cálculo determina la energía neta transferida al sistema por radiación para el escenario descrito. Además deje:

        miFFmiCtivmi Sky tmimetropagmiratturmi:tsky=263k{\displaystyle Efectivo\ Cielo\ Temperatura:T_{cielo}=263K}

        DmiviCmi SturFaCmi tmimetropagmiratturmi:ts=293k{\ Displaystyle Dispositivo \ Superficie \ Temperatura: T_ {s} = 293 K}

        Sohyoar Irradiatiohnorte:GRAMOs=1000W./metro2{\displaystyle Solar\ Irradiación:G_{s}=1000W/m^{2}}

        DmiviCmi SturFaCmi Absohrpagtivity:αs=0,5{\displaystyle Dispositivo\ Superficie\ Absortividad:\alpha _ {s}=0,5}

        DmiviCmi SturFaCmi mimetroissivity:ϵ=0,8{\displaystyle Dispositivo\ Superficie\ Emisividad:\epsilon =0.8}

Realizar un balance de energía en el dispositivo (sólo para radiación):

        qrad″=αGRAMOS−ϵσ(ts4−tsky4){\displaystyle q''_{rad}=\alpha G_{S}-\epsilon \sigma \left({T_{s}}^{4}-{T_{sky}}^{4}\right)}

        qrad″=(500−117)W./metro2{\displaystyle q''_{rad}=\left({500}-{117}\right)W/m^{2}}

        qrad″ {\displaystyle q''_{rad}\ }=383 W./metro2{\displaystyle 383\W/m^{2}}

Podemos aproximar el área expuesta a la radiación sobre la transferencia de calor igual a:

         (12×SturFaCmi Armia Avaiyoabyomi Fohr mivapagohratiohnorte)+tohpag SturFaCmi Armia ohF Smetroayoyo PAGoht{\displaystyle \left({\frac {1}{2}}\times Superficie\ Área\ Disponible\ para\ Evaporación\derecha)+Superficie\ Superior\ Área\ de\ Maceta pequeña}

         =(12×0,773)+0,11metro2{\displaystyle =\left({\frac {1}{2}}\times {0.773}\right)+{0.11}m^{2}}

         =0,50 metro2{\displaystyle ={0.50}\ m^{2}}

Durante un período de exposición de 10 horas, la energía radiativa neta total transferida al sistema es de 1,92 kWh.

Por lo tanto, la energía que sale del dispositivo durante un período de 10 horas es (13,4 - 1,92) = 11,48 kWh.

Como se mencionó anteriormente, este valor representa la pérdida de energía para todo el dispositivo olla en olla. Debido a la naturaleza de la conducción, debe estar presente un gradiente de temperatura dentro del dispositivo para crear un flujo de salida de energía. Por lo tanto, es necesario enfriar cada capa del dispositivo: la olla exterior; volumen de arena; contenido de agua dentro de la arena; olla interior; aire dentro de la cámara de almacenamiento; y el contenido de la cámara de almacenamiento. Teniendo esto en cuenta, es razonable estimar que sólo el 5% del flujo total de energía que sale impacta directamente en la cámara de almacenamiento.

Por lo tanto, el enfriamiento real dentro de la cámara de almacenamiento para las condiciones prescritas es de aproximadamente 0,57 kWh.

Limitaciones del dispositivo

Más allá de las limitaciones de las condiciones climáticas necesarias para que el frigorífico pot-in-pot funcione correctamente, también existe la necesidad de un suministro continuo de agua. En muchas regiones, el agua puede tener prioridad para otros fines, lo que dificulta que las comunidades adopten la tecnología. El dispositivo tampoco tiene un sello adecuado para la cámara de almacenamiento, lo que reduce su efectividad general ya que el aire ambiente cálido puede filtrarse en esta cámara y aumentar la temperatura de la zona enfriada. (sin embargo, el aire caliente subirá y el aire frío será más pesado y descenderá, por lo que la temperatura siempre será más fría en la parte inferior)

Conclusión

Se ha realizado un análisis paramétrico sobre el rendimiento de un dispositivo de refrigeración tipo olla en olla Zeer. Como era de esperar, el dispositivo funciona bien sólo en climas con una humedad relativa baja. La velocidad del viento y el área disponible para que se produzca la evaporación son dos factores principales que pueden abordarse para mejorar el rendimiento del refrigerador tipo olla en olla.

Se ha demostrado que aumentar el radio del recipiente exterior de 0,25 ma 0,45 m casi duplica el efecto de enfriamiento total. Sin embargo, la adaptación de esto está limitada por el aumento del coste asociado al uso de más materiales. Se sugiere que la estrategia de fabricar refrigeradores tipo olla dentro de olla más grandes se emplee sólo si los miembros de la comunidad están dispuestos y son capaces de aunar sus recursos para compartir un dispositivo con un rendimiento superior.

No es realista suponer que haya electricidad disponible para garantizar que haya una fuente constante y adecuada de flujo de aire. El dispositivo depende únicamente de los vientos naturales. Para maximizar el flujo de aire, se recomienda colocar el refrigerador Zeer lo más alto posible del suelo. Esto se puede lograr construyendo un marco simple para soportar el dispositivo y colocándolo en un terreno elevado o encima de edificios.

Sigue existiendo potencial para futuros análisis de este dispositivo. El desarrollo de un modelo de conducción detallado para analizar los mecanismos de transferencia de calor y difusión de masa dentro de las distintas capas ayudaría a identificar los factores que limitan el rendimiento y cómo abordarlos. Además, mediante experimentación, se podría realizar un estudio para reemplazar el factor de corrección de permeabilidad utilizado en este análisis con tasas reales de difusión de humedad a través de la arcilla.

Referencias

Apéndice A: Metodología de cálculo

Todas las ecuaciones se han resuelto utilizando el paquete de software EES (Engineering Equation Solver). Las ecuaciones utilizadas se describen a continuación.

Dado,

Radio_de_maceta_de_arcilla_exterior(ohR¯){\displaystyle \left({\bar {OR}}\right)}= 0,25m

Radio_de_la_olla_de_arcilla_interior(IR¯){\displaystyle \left({\bar {IR}}\right)}= 0,185m

Espesor(th¯){\displaystyle \left({\bar {TH}}\right)}= 0,015m

Altura(h){\displaystyle \left({H}\right)}= 0,45 metros

Temperatura ambiente(t){\displaystyle \left({T}\right)}= 308 mil

Presión ambiental(PAG){\displaystyle \left({P}\right)}= 101,3 kPa

Velocidad del viento(W.){\displaystyle \left({W}\right)}= 2,5 m/s

Humedad relativa(X){\displaystyle \left({x}\right)}= 0,3

Factor de corrección de permeabilidad(PAGCF){\displaystyle \left({PCF}\right)}= 0,3

propiedades de los fluidos,

Densidad del aire(ρair){\displaystyle \left({\rho _{air}}\right)}adquirido en función de T y P

Viscosidad del aire(µair){\displaystyle \left({\mu _{air}}\right)}adquirido en función de T

Densidad del agua(ρwatmir){\displaystyle \left({\rho _{water}}\right)}adquirido en función de T y P

Densidad del vapor de agua(ρvapag){\displaystyle \left({\rho _{vap}}\right)}adquirido en función de T, P y RH

Calor latente de vaporización del agua(hFgramo){\displaystyle \left({h_{fg}}\right)}= 2270 kJ/kg

Coeficiente de difusión del agua al aire (D) =

−2.775×10−6+4.479×10−8t+1.656×10−10t2{\displaystyle -2.775\times 10^{-6}+4.479\times 10^{-8}{T}+1.656\times 10^{-10}{T}^{2}}   metro2/s{\displaystyle m^{2}/s}                 (Ajuste de curva por Boltz y Tuve 1976)

manipulaciones,

Área:A=124πohR¯2+2πohR¯(h¯−ohR¯)+π((ohR¯−th¯)2−IR¯2){\displaystyle A={\frac {1}{2}}4\pi {\bar {OR}}^{2}+2\pi {\bar {OR}}\left({\bar {H}}-{\bar {OR}}\right)+\pi \left(\left({\bar {OR}}-{\bar {TH}}\right)^{2}-{\bar {IR}}^{2}\right)}   metro2{\displaystyle m^{2}}

Número_Reynolds:Rmi¯=ρairW.lChar¯µair{\displaystyle {\bar {Re}}={\frac {\rho _{air}W{\bar {Lchar}}}{\mu _{air}}}}

dónde,lChar¯=2((ohR¯−th¯)−RI¯)+2πohR¯{\displaystyle {\bar {Lchar}}=2\left(\left({\bar {OR}}-{\bar {TH}}\right)-{\bar {RI}}\right)+2\pi {\bar {OR}}}   metro{\displaystyle m}

(Lchar para arena expuesta + Lchar para vasija de barro exterior)

(Longitud de la arena expuesta a lo largo del diámetro del dispositivo + Circunferencia máxima del dispositivo)

Número_Schimdt:SC=µairρairD{\displaystyle {Sc}={\frac {\mu _{air}}{\rho _{air}D}}}

Avg_Sherwood_Number(Laminar):Shyoametro¯=0.664Rmi¯0,5SC0.3{\displaystyle {\bar {Sh_{lam}}}=0.664{\bar {Re}}^{0.5}{Sc}^{0.3}}

Avg_Sherwood_Number (turbulento):Shtturb¯=0.037Rmi¯0,8SC0.3{\displaystyle {\bar {Sh_{turb}}}=0.037{\bar {Re}}^{0.8}{Sc}^{0.3}}

Coeff_MassTransfer:hmetro=Sh¯DlChar¯{\displaystyle {h_{m}}={\frac {{\bar {Sh}}{D}}{\bar {Lchar}}}}   metro/s{\displaystyle m/s}                          (Empleando analogía de transferencia de masa y calor)

Tasa_evap:mivapagratmi=PAGCF(Ahmetroρvapag(1−X)){\displaystyle {Evap_{rate}}={PCF}\left({A}{h_{m}}{\rho _{vap}}\left(1-x\right)\right)}   kgramo/s{\displaystyle kg/s}

Evap_Enfriamiento:mivapagCohohyo=(mivapagratmihFgramo){\displaystyle {Evap_{cool}}=\left({Evap_{rate}}{h_{f}g}\right)}   kW.{\displaystyle kW}

Datos de la página

Parte de	Mech425
Palabras clave	ingeniería , calefacción y refrigeración , desarrollo internacional , tecnología apropiada , refrigeración
Autores	Ayon Shahed
Licencia	CC-BY-SA-3.0
Organizaciones	Universidad de la Reina
Idioma	Inglés (es)
Traducciones	hebreo
Relacionado	1 subpáginas , 3 páginas enlazan aquí
Alias	Refrigeración Zeer pot (diseño) , Refrigeración Zeer pot/Diseño
Impacto	16.282 páginas vistas
Creado	3 de abril de 2010 por Ayon Shahed
Modificado	febrero 28, 2024 por Felipe Schenone
Citar como	Ayón Shahed (2010-2024). "Refrigerador Zeer pot / Diseño" . Apropedia . Consultado el 22 de mayo de 2024 .
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