Optimización de la disipación de calor en pastillas de efecto Peltieraplicación en refrigeración doméstica

Resumen

En la presente tesis doctoral se ha realizado un estudio y optimización de la disipación de calor de una pastilla de efecto Peltier con el fin de mejorar su eficacia. Se ha realizado un estudio de la transmisión de calor en un disipador de aletas en contacto con la cara caliente de una pastilla Peltier. Para ello se ha implementado un modelo 3D de dinámica de fluidos computacional con el programa FLUENT. Con esta herramienta se ha disminuido la resistencia térmica de este tipo de disipadores. Por otro lado se ha diseñado y optimizado un termosifón con cambio de estado que ha permitido mejorar en más de un 36% la transmisión de calor de la pastilla Peltier, empleando para ello distintas técnicas de cálculo y desarrollo, así como una optimización experimental, mediante construcción y ensayo de distintos prototipos hasta alcanzar valores próximos a los esperados por los cálculos y simulaciones. Se ha diseñado un refrigerador doméstico con termoelectricidad y el dispositivo de cambio de estado desarrollado, así como otros dos termosifones más, uno para el lado frío y otro para el doble salto necesario para el congelador. Mediante la construcción de dos refrigeradores termoeléctricos, uno con termosifón y el otro con un disipador de aletas, se ha podido conocer el incremento real alcanzado en el COP, que ha sido del 6.8%. También nos ha servido para conocer la precisión de los modelos empleados y de este modo, establecer un sistema de cálculo del COP de un refrigerador termoeléctrico. Dado que estos prototipos se han construido partiendo de un refrigerador doméstico comercial, se ha establecido una comparación de resultados entre la tecnología termoeléctrica y la de compresión de vapor.