Presentacin de PowerPoint

Transferencia de Calor desde Superficies Extendidas

b.- Si se busca aumentar la diferencia de Temperatura

En la mayora de aplicaciones, esta diferenciade temperaturas debe permanecer constantepor condiciones de proceso, por este motivoesta no seria una alternativa viable

Un mtodo para aumentar la transferencia de calor entre una superficie y un fluido adyacente es aumentando el rea superficial en contacto con el fluido.Este aumento en el rea puede ser en laforma de puntas, aletas y otros tipos desuperficie extendidas con distintasconfiguraciones

Ejemplo de uso de aletas

Ejemplo de uso de aletas

Ejemplo de uso de aletas

Ejemplo de uso de aletas

Una mayor superficie implica una mayor, o ms eficiente transferencia de calor.Mediante la disposicin de superficies aleteadas se logra un considerable aumento de la superficie de transferencia de calor.Por lo tanto son usadas principalmente cuando se tiene un bajo coeficiente de transferencia de calor por conveccin h. Tal es el caso de la transferencia de calor con gases y por conveccin natural.

Aletas de seccin transversal uniforme

Aletas de seccin transversal uniforme

Aletas de seccin transversal uniforme

Aletas de seccin transversal uniforme

Aletas de seccin transversal uniforme

Aletas de seccin transversal uniforme

Evaluando las constantes de integracin, simplificando y ordenando se obtiene la funcin de distribucin de temperatura en la aletaReemplazando en la ecuacin de Fourier yderivando se obtiene:

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Aletas de seccin transversal uniforme

Aletas de seccin transversal uniforme

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Evaluando las constantes de integracin, simplificando y ordenando se obtiene la funcin de distribucin de temperatura en la aletaAletas de seccin transversal uniforme

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Aletas de seccin transversal uniforme

Reemplazando en la ecuacin de Fourier, derivando, recordando las expresiones de funciones hiperblicas, simplificando y ordenandoSe obtiene finalmente

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Aletas de seccin transversal uniforme

Aletas de seccin transversal uniforme

Aplicando el mismo procedimiento que en loscasos anteriores se obtiene

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Aletas rectangulares rectasLos resultados obtenidos para el caso anterior (aletas de seccin transversal uniforme) son vlidos para cualquier tipo de aleta cuya seccin transversal y permetro sea constante a lo largo de la aleta.

Aletas rectangulares rectasSe debe tener presente que existen dosvas paralelas para la prdida de calor atravs de una superficie aletada, porlo que las conductancias deben sumarse.

Aletas PiramidalesEste tipo de aleta es de inters practico en virtud a que se aproxima mucho a la forma que proporciona el mximo flujo de calor porunidad de peso

Aletas Piramidales

Aletas Piramidales

Aletas Piramidales

Aletas Piramidales

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Aletas Piramidales

Derivando, simplificando algebraicamente y ordenando se obtiene finalmente

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Eficiencia de una aleta

La eficiencia de la aleta es la razn del calor real transferido a travs de la superficie de la aleta, es decir, considerando la variacin decreciente de temperatura a lo largo de la aleta, al calor que seria transferido si toda la superficie de la aleta estuviera a la misma temperatura de la base.Eficiencia de la aleta

Eficiencia de la aletaPara una aleta de seccin transversal rectangular (longitud L y espesor t) la eficiencia de la aleta est dada por :

Efectividad de las aletas

Las aletas se usan para mejorar la transferenciade calor, y no se deben usar a menos que se justifique el costo adicional y la complejidad del trabajo requerido para su instalacin.El desempeo de las aletas se juzga sobre la base de la comparacin de la transferencia de calor al instalarse las aletas, con la razn de transferencia de calor que se tenia antes de instalar las aletas

PREGUNTA 1.- Cmo es que podemos tener agua y hielo a 0C., y agua y vapor a 100C.?. En estas transiciones de fase, se invierte una gran cantidad de energa . Por qu no cambia la temperatura? PREGUNTA 2.- Si tenemos madera y acero a 0C., Qu material notamos mas fro? Si tenemos madera y acero a 100C., que material notamos ms caliente?. PREGUNTA 3.- En el congelador, se congelar el agua caliente en cubos de hielo ms rpido que el agua fra?PREGUNTA 4.- Si tenemos una taza de caf que est demasiado caliente para beberse, debemos agregar la crema de inmediato para que se enfre, o dejarlo de momento y sentarse durante un rato antes de aadir la crema? El objetivo es conseguir que se enfre lo suficiente, como para beber algo en el menor tiempo posible.

PREGUNTA 5.- Cual es la diferencia entre evaporacin y ebullicin?PREGUNTA 6.- Si se calienta una placa metlica uniforme con un agujero en ella, el agujero se hace ms grande o ms pequeo? PREGUNTA 7.- El flujo de calor va normalmente desde una regin con temperatura alta, hacia una regin de baja temperatura. Cmo se las arreglas para enfriar su cuerpo en un da de julio, cuando la temperatura es de 102F. (en comparacin con la temperatura normal del cuerpo de 98,6F.)? PREGUNTA 8.- Todo el mundo sabe que el calor fluye desde una zona caliente hacia una zona fra. Entonces, cmo se consigue que el refrigerador lo haga fluir desde el interior de su compartimento de congelacin hacia el exterior caliente, en lo que es una "cuesta arriba" para el calor?

PREGUNTA 9.- Por qu Una superficie blanca y brillante evita la transferencia de calor PREGUNTA 10 Una varilla muy larga de seccin circular se une en un extremo a una pared calentada ytransfiere calor por conveccin a un fluido fro.a) Si el dimetro de la varilla se triplica, en cunto cambia la rapidez de transferencia de calor?b) En cul de los dos casos la distribucin de temperaturas a lo largo de la varilla caer ms rpidamente?PREGUNTA 11A .- La puerta de un refrigerador domstico tiene 1 m de alto y 0,6 m de ancho. La temperatura de su superficie externa es de 20 C y la temperatura del aire de la cocina es de 30 C. Verifique que la capa lmite de la conveccin natural del aire es laminar y calcule el calor absorbido por la puerta.

PREGUNTA 11 B.- En que difiere la ciencia de la transferencia de calor de la ciencia de la termodinmica? PREGUNTA 12.- Cul es la diferencia entre el enfoque analtico y el experimental de la transferencia de calor ? .Discuta la ventaja y desventaja de cada uno de ellos?PREGUNTA 13.- Que es flujo de calor cmo est relacionado con la velocidad de transferencia de calor?PREGUNTA 14.- Como est relacionado entre si el calor, la energa interna y la energa trmica?PREGUNTA 15.-En que difiere la conduccin de calor de la conveccin?

PREGUNTA 16.- Alguna energa del Sol llega a la tierra por conduccin o por conveccin?PREGUNTA 17.- En que difiere la conveccin forzada de la natural?PREGUNTA 18.- Cual es el mejor conductor de calor: el diamante o la plataPREGUNTA 19.- Considere la prdida de calor a travs de dos paredes de una casa en una noche de invierno. Las paredes son idnticas, excepto que una de ellas tiene una ventana de vidrio firmemente ajustada. A travs de cual pared la casa perder ms calor? ExpliquePREGUNTA 20- considere dos paredes de una casa que son idnticas excepto que una de ellas est construida de madera de 10 cm de espesor. En tanto que la otra est hecha de ladrillo de 25 cm de espesor. A travs de cul de las dos paredes la casa perder ms calor en el invierno?PREGUNTA 21.-Considere una aleacin de dos metales cuyas conductividades trmicas son k1 y k2 La conductividad trmica de la aleacin ser menor que k1 , mayor que k2 o estar entre k1 y k2?