superficies extendidas
Páginas: 6 (1489 palabras)
Publicado: 24 de abril de 2014
SUPERFICIES EXTENDIDAS
El término de superficie extendida se usa normalmente con referencia a un sólido que experimenta transferencia de calor por conducción dentro de sus límites, así como transferencia de calor por convección y/o radiación entre sus límites y alrededores
La aplicación mas frecuente es el uso de las superficies extendidas de manera específica para aumentar la rapidezde transferencia de calor entere un sólido y un fluido contiguo. Esta superficie extendida se denomina aleta.
Dentro de sus usos comunes tenemos los radiadores (enfriadores de agua de enfriamiento de los sistemas de combustión interna) la estructura externa de la cámara (cilindro) de los motores de motocicletas, etc.
Considérese la pared plana de la figura si T es fija hay dosformas en la que es posible aumentar la transferencia de calor. El coeficiente de convección h podría aumentarse incrementando la velocidad del fluido y podría reducirse la temperatura del fluido TQ
Sin embargo se encuentra muchas situaciones, en las que h puede aumentar al valor máximo posible, pero el factor económico que esta no lo hace viable.
La eficiencia de calor masefectiva se logra aumentando el Área de la superficie a través de la cual ocurre convección, esto se logra a través del uso de aletas que se extienden desde la pared al fluido circundante la conductividad térmica del material de la aleta tiene fuerte afecto sobre la distribución de temperaturas a lo largo de la aleta y por lo tanto influye en el grado al que la transferencia de calor aumenta, se tienedistintas configuraciones de aletas.
Las Aletas se montan en un aparato térmico, tubería u otro sistema con la finalidad de aumentar el producto del Coeficiente de Transferencia de Calor convectivo con el Área (hA) y así disminuir la resistencia térmica (1/hA) . Sin embargo el Área adicional no es tan eficiente como la superficie original ya que para conducir el calor es necesario ungradiente de temperatura a lo largo de la aleta. Así la diferencia media de temperatura en el enfriamiento es menor en una superficie con aletas que en una sin ellas. La resistencia adecuada de una aleta está dada por 1/(A*h*nf), donde A es la superficie de la aleta y nf es su efectividad (0< nf < 1) . Para aletas cortas de alta conductividad térmica nf es grande , pero disminuye al aumentarla longitud de la aleta.
Desde el punto de vista práctico solo se justifica el montaje de una aleta o superficie extendida cuando se cumple la siguiente relación:
h≤ 0.25* (PK/A)
h = Coeficiente de película del fluido.
P = Perímetro de la sección de la aleta.
K = Conductividad térmica del material de la Aleta.
A = Superficie de la Aleta.
En caso contrario el aumentode transferencia de calor no es apreciable. Para poder decidir sobre el tipo de aleta a poder usar se debe de tener en cuenta:
Especio disponible.
Caída de presión.
Facilidad de su manufactura.
Costo del material y su construcción.
Para poder plantear una ecuación para estos casos se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones:
Conducción unidimensional a lo largo de todala aleta.
Conducción de calor en estado permanente.
El material usado se considera homogéneo, con un K= cte.
La temperatura en la base de la aleta se considera uniforme y constante.
La temperatura y el coeficiente pelicular convectivo del fluido que rodea la aleta es constante e uniforme.
CLASIFICACION
Una aleta recta es cualquier superficie prolongada que se une a una paredplana. Puede ser de área transversal uniforme (a) o no uniforme (b) una aleta anular es aquella que se une de forma circunferencial a un cilindro y su sección transversal varia con el radio desde la línea central del cilindro (c).
Una aleta de aguja o spine, es una superficie prolongada de sección transversal circular uniforme o no uniforme. Pero es común en cualquier sección de una...
El término de superficie extendida se usa normalmente con referencia a un sólido que experimenta transferencia de calor por conducción dentro de sus límites, así como transferencia de calor por convección y/o radiación entre sus límites y alrededores
La aplicación mas frecuente es el uso de las superficies extendidas de manera específica para aumentar la rapidezde transferencia de calor entere un sólido y un fluido contiguo. Esta superficie extendida se denomina aleta.
Dentro de sus usos comunes tenemos los radiadores (enfriadores de agua de enfriamiento de los sistemas de combustión interna) la estructura externa de la cámara (cilindro) de los motores de motocicletas, etc.
Considérese la pared plana de la figura si T es fija hay dosformas en la que es posible aumentar la transferencia de calor. El coeficiente de convección h podría aumentarse incrementando la velocidad del fluido y podría reducirse la temperatura del fluido TQ
Sin embargo se encuentra muchas situaciones, en las que h puede aumentar al valor máximo posible, pero el factor económico que esta no lo hace viable.
La eficiencia de calor masefectiva se logra aumentando el Área de la superficie a través de la cual ocurre convección, esto se logra a través del uso de aletas que se extienden desde la pared al fluido circundante la conductividad térmica del material de la aleta tiene fuerte afecto sobre la distribución de temperaturas a lo largo de la aleta y por lo tanto influye en el grado al que la transferencia de calor aumenta, se tienedistintas configuraciones de aletas.
Las Aletas se montan en un aparato térmico, tubería u otro sistema con la finalidad de aumentar el producto del Coeficiente de Transferencia de Calor convectivo con el Área (hA) y así disminuir la resistencia térmica (1/hA) . Sin embargo el Área adicional no es tan eficiente como la superficie original ya que para conducir el calor es necesario ungradiente de temperatura a lo largo de la aleta. Así la diferencia media de temperatura en el enfriamiento es menor en una superficie con aletas que en una sin ellas. La resistencia adecuada de una aleta está dada por 1/(A*h*nf), donde A es la superficie de la aleta y nf es su efectividad (0< nf < 1) . Para aletas cortas de alta conductividad térmica nf es grande , pero disminuye al aumentarla longitud de la aleta.
Desde el punto de vista práctico solo se justifica el montaje de una aleta o superficie extendida cuando se cumple la siguiente relación:
h≤ 0.25* (PK/A)
h = Coeficiente de película del fluido.
P = Perímetro de la sección de la aleta.
K = Conductividad térmica del material de la Aleta.
A = Superficie de la Aleta.
En caso contrario el aumentode transferencia de calor no es apreciable. Para poder decidir sobre el tipo de aleta a poder usar se debe de tener en cuenta:
Especio disponible.
Caída de presión.
Facilidad de su manufactura.
Costo del material y su construcción.
Para poder plantear una ecuación para estos casos se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones:
Conducción unidimensional a lo largo de todala aleta.
Conducción de calor en estado permanente.
El material usado se considera homogéneo, con un K= cte.
La temperatura en la base de la aleta se considera uniforme y constante.
La temperatura y el coeficiente pelicular convectivo del fluido que rodea la aleta es constante e uniforme.
CLASIFICACION
Una aleta recta es cualquier superficie prolongada que se une a una paredplana. Puede ser de área transversal uniforme (a) o no uniforme (b) una aleta anular es aquella que se une de forma circunferencial a un cilindro y su sección transversal varia con el radio desde la línea central del cilindro (c).
Una aleta de aguja o spine, es una superficie prolongada de sección transversal circular uniforme o no uniforme. Pero es común en cualquier sección de una...
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