Proyecto cohete

DIVISION DE INGENIERIAS CAMPUS IRAPUATO SALAMANCA

TRANSFERENCIA DE CALOR I

Dr. abel hernandez guerrero

rEGALADO MARTÍNEZ JUAN DIEGO

Problema especial

PROYECTO COHETE

21 de agosto del 2012

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO
Facultad de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Electrónica
Departamento de Ingeniería Mecánica

Métodos Numéricos en Termofluidos
Dr. Abel Hernández GuerreroNombre: Juan Diego Regalado Martínez

Fecha de entrega: 21 de agosto del 2012
La figura muestra el perfil de una placa de metal de 0.5 pulgadas que rodea el motor de un cohete. La vida activa del cohete debe de ser de por lo menos 8 segundos.
El acercamiento a la temperatura de cambio de fase provoca una rápida deterioración del metal, la cual es aún más drástica en la "garganta" de la toberade los gases de escape.
Debido a problemas de presupuesto, la Agencia Mexicana para la Aeronaútica y el Espacio (AMEXAE) cuenta únicamente con dos materiales con los cuales construir el cohete. Dichos materiales fueron desarrollados por personal del área térmica de la UNAM y de la FIMEE. Se determinaron las siguientes propiedades de los materiales (la AMEXAE fue obligada a utilizar unidadesinglesas por ciertas "presiones" del exterior relacionadas con el TLC):
UNAM FIMEE
Conductividad térmica, k, Btu ft/(hr ft2 oF) 13 22.9
Difusividad térmica, α, ft2/hr 0.1775 0.298
Temperatura de fusión, oF 2570 2770

El material FIMEE, a pesar de tener más cualidades en otros aspectos que el material UNAM, resulta altamente prohibitivo económicamente. Tú trabajas para laAMEXAE y en ti recae la responsabilidad de la elección. Claramente éste no es un típico problema de "añádele 2 pulgadas y listo". Qué material se debe escoger?
1) Escribe un programa de computadora para calcular la variación T(x,t). Los métodos numéricos a usar son Explícito, Implícito, y Crank Nicholson por diferencias finitas.
2) Grafica las temperaturas de la pared caliente, de la partecentral de la placa y de la pared "fría" contra el tiempo (o sea una gráfica t-T con x=0", x=.25" y x=0.5" como parámetros).
3) El perfil de temperatura de la placa como función del tiempo (una gráfica x-T con parámetros t=2, 4, 6 y 8 segundos).
4) Basa tus respuestas en estas gráficas y escribe un reporte que incluya:
i) objetivo de la investigación;
ii) discusión de los diferentes método desolución; especialmente de las diferencias o complicaciones tenidas entre método y método;
iii) resultados y discusión; se espera que aquí recaiga un peso considerable de tu trabajo,
iv) conclusiones.

Nota A: Inestabilidades en la combustión tienden a incrementar h aproximadamente un 50%, afectará esto tus resultados?
Nota B: Repite tus cálculos considerando que el material comenzara afundirse, provocando que el grosor de la pared vaya disminuyendo en el tiempo. Obtendrías las mismas conclusiones que si no se fundiera el material?


Datos: TH = 4500 oF To = 70 oF


hi = 1000 BTU/(hr ft2 oF) ho = 3 BTU/(hr ft2 oF)

Al firmar este proyecto aseguro, POR MI HONOR, que el proyecto ha sido elaborado por mí mismo, que los programas, gráficas,estructura del proyecto, y discusión de resultados son producto únicamente de mi capacidad.

FIRMA

Objetivo de Investigación

Mientras más amena es la búsqueda de la salida de este mundo, se obstaculiza mas el rumbo ya que tenemos que buscar los materiales adecuados con los cuales entrar al medio para así aumentar las posibilidades de un éxito en este caso aplicaremos nuestros conocimientos detransferencia de calor para hacer uso de ellos de modo que investiguemos si los materiales expuestos sean los adecuados para este fin, o buscar en otro campo la posibilidad de llegar a nuestro objetivo.
Con el paso de los años la tecnología avanza así que, por supuesto que el desarrollo con el cual crean materiales ahora es más seguro y por ende de mejor calidad y mayor durabilidad; en este...