Distribución De Temperaturas En Aletaas

DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURAS EN ALETAS
Elver Amesquita, Camilo Hernandez, Miguel Bermudez, Victor Alario.
Universidad de Pamplona
Ingeniería Mecánica
Ciudadela Universitaria. Pamplona, Norte de Santander, Colombia.
Tel.: 57-7-5685303, Fax: 57-7-5685303, Ext. 144
E-mail: {correo1, correo2, correo3}@unipamplona.edu.co

Abstract: Our journal has a biannual basis and is dedicated to theengineering area, mainly to the disciplines of electrical, electronics, telecommunications and systems engineering, so the target audience for the magazine that is interested in such areas. We publish scientific research papers or problem reflections in a specific topic, review articles, papers, reviews, discussions and translations, within this thematic framework. We use the IFAC standards forpublications.

Keywords: Heat Transfer, thermocouples, fins, convection.

Resumen: los pronósticos y medidas de temperaturas a lo largo de una aleta enfriada por convección natural son presentados. El contexto físico fue considerado en 3 aletas de sección trasversal circular y de longitudes diferentes, calculando experimentalmente las temperaturas a lo largo de cada una por medio de un sistemacompuesto por una placa conectada a un suministro eléctrico y unas termocuplas. El efecto de convección natural esta descrita por medio de la correlación con el número de Nusselt para un cilindro horizontal, publicado más adelante mediante la ecuación (9). Una comparación es hecha para los resultados experimentales y los 4 casos teóricos posiblemente presentados en una aleta. Un código en MATLAB fueescrito para ayudar a optimizar el proceso de cálculo.

Palabras clave: transferencia de calor, termocuplas, aletas, convección.

1. INTRODUCCION
En el análisis de transferencia de calor con frecuencia se tiene interés en la razón de esa transferencia a través de un medio, en condiciones y temperaturas superficiales estacionarias.
La razón de la transferencia de calor desde una superficieque está a una temperatura Ts hacia el medio circundante que está a T∞ se expresa por la ley de Newton del enfriamiento como:
Q=hAs(Ts-T∞) (1)
Donde As%error=V.teor-V.expV.teorX 100% es el área superficial de transferencia de calor y h es el coeficiente de transferencia de calor por convección. Cuando las temperaturas Ts y T∞ se fijan porconsideraciones de diseño, como con frecuencia es el caso, existen dos maneras de incrementar la razón de la transferencia de calor:
* Aumentar el coeficiente de calor por convección h.
* Aumentar el área superficial As.
El aumento de h puede requerir la instalación de una bomba o ventilador, o remplazar el existente con uno más grande, pero este procedimiento puede no ser práctico o adecuado. Laalternativa es aumentar el área superficial al agregar unas superficies extendidas llamadas aletas, echas de materiales inmensamente conductores (véase figura N0 1).
En el análisis teórico de aletas, se considera operación estacionaria sin generación de calor en la aleta y se supone que la conductividad térmica k del material permanece constante.
Ecuación de la aleta
En base a la figura N0 1,en condiciones estacionarias, el balance de energía se puede expresar como:
Qcond,x=Qcond,x+Δx+Qconv

Figura N0 1: elemento de volumen de una aleta en la ubicación x, con una longitud de ∆x, área de sección transversal de Ac y perímetro de p.
Dónde:
Qconv=hp∆x(Ts-T∞) (2)
Teniendo en cuenta la ecuación (2) y con base a la ley de Fourier de la conducción de calor,se obtiene la relación de la ecuación diferencial de transferencia de calor en las aletas:
ddxkAcdTdx-hpTs-T∞=0 (3)
Solucionando la ecuación diferencial (3) se tiene como resultado:
θx=C1eax+C2e-ax (4)
Dónde:
a2=hpkAc (5)
En la base de la aleta se tiene una condición de...