Ingeniería Térmica y de Fluidos (II)

Transcripción

1 Ingeniería Térmica y de Fluidos II) T9.- Superficies Ampliadas de Sección Transversal Cte Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como guía para recopilar información libros, ) y elaborar sus propios apuntes Departamento: Area: Ingeniería Eléctrica y Energética Máquinas y Motores Térmicos CARLOS J RENEDO renedoc@unican.es Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S Tlfn: ETSN / ETSIIT IX.- SUPERFICIES AMPLIADAS DE SECCIÓN TRANSVERSAL CONSTANTE IX.1.- INTRODUCCIÓN Gran aplicación, aumentar el área de disipación de calor Espesores de 0,5 a 10 mm Relación long/esp de 1/5 a 1/ 50 Perfiles fáciles de fabricar Sin resistencia de contacto No perjudicar el flujo del fluido longitudinal, transversal) Protuberancias: Conducción monodimensional sólidos de revolución 2

2 TRANSVERSAL CONSTANTE I) Sobre superficies planas o curvas de gran radio de curvatura Q cond base = Q convec 3 Q cond base = Q convec e = espesor L = longitud aleta A = área disipación S = área base P = perímetro S) TRANSVERSAL CONSTANTE II) Volumen elemental 4

3 TRANSVERSAL CONSTANTE III) * ) 5 TRANSVERSAL CONSTANTE IV) ** ) 6

4 TRANSVERSAL CONSTANTE V) ** ) Condiciones de contorno 1.- Base de la aleta: T X = 0 = T b Ec1) 2.- Tipo de la aleta 2.a.- Aleta muy larga: T X = L = = T F Ec2a) + Ec1) 7 TRANSVERSAL CONSTANTE VI) 2.a.- Aleta muy larga II): ** ) * ) 8

5 TRANSVERSAL CONSTANTE VII) 2.b.- Aleta extremo aislado: evitar quemaduras) Q X=L = 0 ** ) * ) Ec2b) e Ch α = α + e 2 α Ec1) 9 TRANSVERSAL CONSTANTE VIII) 2.b.- Aleta extremo aislado: II) ** ) 10

6 TRANSVERSAL CONSTANTE IX) T X=L ξ = 1 2.b.- Aleta extremo aislado: III) * ) 11 TRANSVERSAL CONSTANTE X) 2.c.- Aleta con convección desde el extremo : X = L Q K = Q C ξ = 1 * ) ** ) 12

7 TRANSVERSAL CONSTANTE XI) 2.c.- Aleta con convección desde el extremo II): e Sh α = α e 2 α Ec1) 13 TRANSVERSAL CONSTANTE XII) 2.c.- Aleta con convección desde el extremo III): ** ) 14

8 TRANSVERSAL CONSTANTE XIII) 2.c.- Aleta con convección desde el extremo IV): * ) 15 TRANSVERSAL CONSTANTE XIV) 2.c.- Aleta con convección desde el extremo V): Longitud corregida: Aleta con convección extremo = = aleta con extremo aislado 16

9 TRANSVERSAL CONSTANTE XV) 2.d.- Aleta con entre dos paredes a T b y T L : ** ) X = L; T = T L Ec1) 17 TRANSVERSAL CONSTANTE XVI) 2.d.- Aleta con entre dos paredes a T b y T L II) : ** ) 18

10 TRANSVERSAL CONSTANTE XVII) 2.d.- Aleta con entre dos paredes a T b y T L III) : * ) Calor disipado por la aleta : 19 TRANSVERSAL CONSTANTE XVIII) 2.a.- Aleta muy larga: 2.b.- Aleta extremo aislado: 2.c.- Aleta con convección desde el extremo: 2.d.- Aleta con entre dos paredes a T b y T L : 20

11 TRANSVERSAL CONSTANTE XIX) 2.a.- Aleta muy larga: 2.b.- Aleta extremo aislado: 2.c.- Aleta con convección desde el extremo: 2.d.- Aleta con entre dos paredes a T b y T L : 21 IX.3.- CAMPO DE APLICACIÓN PARA LAS ALETAS DE SECCIÓN TRANSVERSAL CONSTANTE I) Aislante Efecto Nulo Aumenta Q 22

12 IX.3.- CAMPO DE APLICACIÓN PARA LAS ALETAS DE SECCIÓN TRANSVERSAL CONSTANTE II) Por razones económicas, sólo si: En aletas cortas: e pequeños y k elevadas: 23 IX.4.- PERFIL OPTIMO I) Condición: Aleta con convección: 24

13 IX.4.- PERFIL OPTIMO II) 25 IX.4.- PERFIL OPTIMO III) Son conocidos: h c, k, Q y T b -T F ) Aplicación de aletas resulta interesante con h c de 20 a 150 W/m 2 ºC 26

14 IX.5.- CASOS ESPECIALES Situaciones en las que la variación de temperatura se produce en una única dirección Superficies conductoras hilos, placas, ) recubiertas de aislante Los hilos de un termopar midiendo Tª en flujo de gases calientes Ciertos intercambiadores de calor Conductores de un circuito impreso y la placa etc 27