TRANSFERENCIA DE CALOR EN R GIMEN TRANSITORIO

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TRANSFERENCIA DE CALOR EN RÉGIMEN TRANSITORIO


LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

NRC: 18241

MARTES 12:00 PM





LUZ MILA CHICA ARRIETA

SUSANA ARANGO JARAMILLO

DANIEL ARANGO CARDENAS

WILSON AGUDELO CATAÑO







PROFESORA:

PAOLA CUARTAS







UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
MEDELLÍN

MARZO 16 DE 2012











1. MODELO DE CALCULO



1.1. Modelo de calculo , Resistencia por conducción despreciable

El método de resistencia interna despreciable toma la suposición de que la temperatura del sólido es espacialmente uniforme en cualquier instante durante el proceso transitorio. Esta suposiciónimplica que los gradientes de temperatura dentro del sólido son insignificantes.



Al no tomar en cuenta los gradientes de temperatura dentro del sólido, ya no es posible considerar el problema dentro del marco de la ecuación de difusión de calor. En su lugar, la respuesta de temperatura transitoria se determina realizando un balance global de energía enel sólido.







Adicionalmente el calor que sale se da por la ley de enfriamiento de Newton y la energía que se almacena se asocia con la velocidad de cambio de la energía térmica interna del cuerpo. Reemplazando se obtiene:



Esta ecuación permite determinar la distribución de temperaturas, para esta ecuación setiene una condición inicial:



Incorporando las siguientes variables adimensionales:



1.2. Número de Biot modificado:





Dónde:

: Longitud característica correspondiente a larelación Volumen / área superficial ()

Coeficiente de transferencia de calor por convección ()

= conductividad delaluminio ()



1.3. Número de Fourier modificado:



Dónde:

: Difusividad térmica del material ()

: Tiempo (s)

Con estas variables adimensionales la ecuación (2) se convierte en:





La solución de esta ecuación diferencial está dada por:





1.4. Interpretación físicadel Número de Biot y el Número de Fourier



El número de Biot, es quien se encarga de la validez del método de la resistencia interna despreciable, ya que es una relación entre resistencia conductiva y convectiva:







Implica que la resistencia por conducción domina, mientras que

Implica que la resistencia por conducción es despreciable.

En consecuencia, es razonable suponer una distribución de temperaturas uniformes dentro del sólido.

El Número de Fourier modificado es un tiempo adimensional.

En donde , es la difusividad térmica del material, la cual es una propiedad térmica del sólido, que se define...