Mina

Páginas: 6 (1390 palabras) Publicado: 23 de mayo de 2012
Universidad Católica del Norte
Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas
Departamento Ingeniería Metalúrgica
Antofagasta
Universidad Católica del Norte
Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas
Departamento Ingeniería Metalúrgica
Antofagasta
Trasferencia de Masa y Calor
Trasferencia de Masa y Calor


Integrantes: | Jorge Correa JerezAndrea Navarro Venegas |
Asignatura: |Transferencia de Calor y Masa |
Profesor: | Antonio García A. |
Fecha de entrega | 11-05-2012 |





Integrantes: | Jorge Correa JerezAndrea Navarro Venegas |
Asignatura: | Transferencia de Calor y Masa |
Profesor: | Antonio García A. |
Fecha de entrega | 11-05-2012 |




Capitulo 3: Conducción unidimensional de estado estable
3.5.2:Sistemas radiales: generación de calor en distintas figuras radiales, en este caso, cilindro.

Capitulo 3: Conducción unidimensional de estado estable
3.5.2: Sistemas radiales: generación de calor en distintas figuras radiales, en este caso, cilindro.

Tabla de contenido

Enunciado del Ejercicio 2
Se conoce 2
Encontrar 2
Esquema 3
Suposiciones 3
Análisis 3
Conclusiones 9Enunciado del Ejercicio

Un elemento de combustible de reactor nuclear consiste en una punta cilíndrica sólida de radio R1 y conductividad térmica Kf. La punta del combustible está en buen contacto con un material de encamisado de radio externo R2 y conductividad térmica Kc. Considere condiciones de estado estable para las que ocurra una generación de calor uniforme dentro del combustible a una razónvolumétrica q y la superficie externa del encamisado se expone a un fluido refrigerante que se caracteriza por una T∞ y un coeficiente de convección h.
a) Obtenga las ecuaciones para la distribución de temperatura Tf y Tc (en función de r) tanto en el combustible como en el encamisado. Exprese los resultados exclusivamente en términos de variables precedentes
b) Considere una punta decombustible de óxido de uranio, para los que Kf= 2 W/mk y R1= 6 mm y un encamisado para el que Kc= 25 W/mk y R2= 9 mm. Si q =2*10ˆ8 W/m3 , h= 2000 W/m2k y T∞ = 300K ¿Cuál es la temperatura máxima en el elemento de combustible?
c) Calcule y dibuje la distribución de T(r) para valores de h=2000, 5000 y 10000 W/m2k . Si el operador desea mantener la T de la línea central del elemento de combustiblepor debajo de 1000K ¿Es posible esto ajustando el flujo de refrigerante y por tanto, el valor de h?
Se conoce
* Radios y conductividades térmicas del elemento de combustible y el material encamisado (aislante)
* La generación de calor del combustible
* La temperatura y convección del refrigerante

Encontrar
* Las distribuciones de temperaturas del combustible y la capa derevestimiento, es decir, Tk (r) y Tc (r).
* Temperatura máxima del elemento de combustible según las condiciones.
* Efecto de h, en la distribución de temperatura
R2
R2
Esquema
Material de Encamisado Kc

Material de Encamisado Kc

R1
R1

R1 = 6 mm = 0,006 m
R2= 9 mm = 0,009 m
Kf= 2 W/mK
Kc= 25 W/mK
Q= 2*10ˆ8 W/m3
T∞= 300 K
R1 = 6 mm = 0,006 m
R2= 9 mm = 0,009 m
Kf= 2 W/mKKc= 25 W/mK
Q= 2*10ˆ8 W/m3
T∞= 300 K

Q cond (F)
Q cond (F)

Q cond (C)
Q cond (C)


Elemento de combustible Kf , q
Elemento de combustible Kf , q
Q conv
Q conv
Refrigerante T∞
Refrigerante T∞

Suposiciones
* Condiciones de estado estable
* Conducción unidimensional
* Propiedades constantes
* Resistencia de contacto despreciable

Análisis
k1r ddrrdTdr+ q=0(1) Ecuación general de calor
* Se aplica para tanto para Tf, Kf como Tc, Kc quedando:
1r ddrrdTfdr+ qkf=0 1r ddrrdTfdr= - qkf Para 0 < r < r1

1r ddrrdTfdr=0

* Aplicando integral una vez a ambas ecuaciones se obtiene dTfdr y dTcdr
dTfdr= qr2kf+c1kfr y dTcdr= c3kcr
* Aplicando nuevamente integral se obtiene Tf y Tc respectivamente
Tf= -qr24kf+c1kfLnr+ c2 y...
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