Mecanismos de Transferencia de Calor: Conducción

Superficies extendidas (aletas)

Ejercicio guiado

Curso de adaptación a Grado de Ingeniería Mecánica

Una varilla de aluminio de sección transversal rectangular de 2 mm de espesor, 80 mm de anchura y 50 mm de longitud, tiene en su base de contacto con la culata una temperatura de 250°C. Si la temperatura del medio que lo rodea es de 15ºC, determine:

a) La eficiencia de la aleta

b) La cantidad de calor disipada al exterior

Datos:

• Coeficiente k de transmisión de calor por conducción = 200 Kcal/m·h·ºC

• Coeficiente h de transmisión de calor por convección = 40 Kcal/m2·h·ªC

Enunciado

k = 200 Kcal/h·m·ºC

planteamiento1. Dibuja el esquema del

problema

2. Introduce las condiciones de contorno y las

propiedades de los materiales y fluido

h = 40 Kcal/h·m2·ºC

3. Dibuja el esquema del resistencias térmicas

Rcond,

aleta

Rconv, exterior

T exterior

T base

T superficie

aleta

1. Condiciones de operación estacionarias

2. El coeficiente de transferencia de calor por convección es constante en todo el área de las aletas

3. La conductividad térmica es constante

4. La transferencia de calor por radiación es despreciable

planteamiento4. Define las hipótesis

5. Identifica las cuestiones: ¿qué es lo que se pide?

Eficiencia de la aleta

Calor que atraviesa la aleta; para ello es necesario calcular previamente la eficiencia de la aleta, por lo que el apartado a, aunque no se solicitase, habría que calcularlo igualmente.

71,010·2200

40210·50

23

3

kb

hL c

86,0

Aleta de perfil rectangular

resoluciónEficiencia de la aleta

6. Identificar la gráfica que se adapte a la geometría

de la aleta empleada

7. Calcular los parámetros que la gráfica requiera

8. Calcular la eficiencia de la

aleta

idealaletaaletarealaletaidealaleta

realaletaaleta QQ

Q

Q,,

,

, ·

)(, TTAhQ baletacidealaleta

1525010·8010·5024086,0 33,

xxTTAhQ baletacaletarealaleta

resoluciónCalor transferido

9. Relacionar el calor ideal con el calor real

transferido

10.Calcular el calor ideal o máximo que puede

evacuar la aleta

Kcal/h67,64, realaletaQ11.Obtener el calor real

transferido por la aleta

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