Análisis de transferencia térmica conjugada de un de una placa vertical que genera calor.

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  • Publicado : 7 de noviembre de 2011
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ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA TÉRMICA CONJUGADA DE UN DE UNA PLACA VERTICAL QUE GENERA CALOR.
Resumen
Este documento se ocupa principalmente de problemas de transferencia de calor conjugada pertinentes a los elementos rectangulares combustibles de un reactor nuclear de disipación de calor en una corriente de sodio líquido de movimiento ascendente. La introducción de aproximación de capa limite, lasecuaciones que gobiernan el flujo y los campos térmicos en el dominio del fluido se resuelven simultáneamente junto con la ecuación de la energía de dos dimensiones en el dominio de sólidos satisfaciendo la continuidad de la temperatura y el flujo de calor en la interface solido liquido. Las ecuaciones de capa limite son discretizados utilizando esquema de diferencias finitas totalmenteimplícito para adoptar el procedimiento de marcha técnica de solución, mientras que el segundo fin de esquema de diferencias centrales se emplea para discretizar la ecuación de energía en el dominio sólido y el sistema resultante de ecuaciones en diferencias finitas se resuelven mediante Línea por línea de Gauss-Seidel procedimiento iterativo de solución. Los resultados numéricos se presentan en unaamplia gama de parámetros como la relación de aspecto (Ar), parámetros de conducción – convección (Ncc), los parámetros de generación de calor (Q) y el número de flujo de Reynolds (Re). Se concluye que existe un valor superior o inferior al límite de estos parámetros por encima o por debajo del cual la temperatura en el elemento combustible cruza su límite permitido. También se encontró que un aumentoen la Re traduce en un aumento considerable de la tasa global de disipación de calor del elemento combustible.
Introducción
El término ' transferencia de calor conjugada ' se refiere a un proceso de transferencia térmica que implica una interacción de conducción dentro de un cuerpo sólido y la convección de la superficie sólida al fluido que se mueve sobre la superficie sólida. Por lo tanto, unanálisis realista de los problemas de transferencia de calor conjugada requiere el acoplamiento de la conducción en el sólido y la convección en el fluido. Esto generalmente se logra mediante el cumplimiento de
las condiciones de continuidad de la temperatura y el flujo de calor
en la interface líquido-sólido. Existen muchos dispositivos de ingeniería importantes para el análisis de latransferencia de calor conjugado. El ejemplo más común es un intercambiador de calor, que la conducción en la pared del tubo está muy influenciada por la convección en el fluido circundante. Otro ejemplo de transferencia de calor conjugado es el que se presenta en las aletas. La conducción dentro de la aleta y la convección en el fluido que la rodea se deben analizar simultáneamente para obtener unainformación precisa. La transferencia de calor conjugada tiene otra aplicación muy importante en el elemento de combustible de un reactor nuclear. Los reactores nucleares son instalaciones de gran complejidad, diseño y al mismo tiempo de gran cuidado. La energía liberada por la fisión en el elemento combustible en última instancia, se presenta en forma de calor y resulta en un aumento de la temperaturadel mismo. Si este calor generado no se disipa suficientemente rápido, el elemento combustible y otros componentes se pueden calentar tanto que finalmente, una parte del núcleo puede derretirse. De hecho, el límite al que un reactor puede ser operado es establecido por la velocidad de transferencia de calor del refrigerante. Por lo tanto el conocimiento de campo de temperatura, en especial, latemperatura limite (mas alta) en el elemento combustible, es necesaria para predecir su rendimiento térmico. La temperatura máxima permitida en el elemento combustible es limitada generalmente por la necesidad de evitar cambios no deseados en el material.
Nomenclatura Símbolos en mayúsculas que figuran en los paréntesis son las dimensiones sionless homólogos de los equivalentes dimensionales...
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