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Transferencia de CalorDr. Jorge A. Olórtegui Yume, Ph.D.

CONDUCCIONEstado Estacionario y Unidimensional

SUPERFICIES EXTENDIDAS

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Mecánica-Eléctrica

Universidad Señor de SipánConducción – Estado Estacionario y Unid. Dr. Jorge A. Olortegui Yume, Ph.D.

RAZON PARA LAS SUPERFICIES EXTENDIDAS (ALETAS)INCREMENTO DE VELOCIDAD DE

TRANSFERENCIA DE CALOR DE SUPERFICIE A MEDIO CIRCUNDANTE

AS ASST

STT Th h

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APLICACIONES DE SUPERCIES EXTENDIDAS (ALETAS)

RADIADOREN CIRCUITOS

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ECUACION DE LA ALETA

Deducción

perimetrop :

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ECUACION DE LA ALETA

DeducciónLey de Fourier

Combinando…

rectaseccionladeArea:cA

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ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

DeducciónCaso especial: -Sección recta constante-Conductividad térmica constante

02

2

TThpdx

TdkAc

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Deducción

Asumiendo cambios de variable:•Exceso de temperatura

•Exceso de temperatura en la basex

T

x

T(x)

con

T

T

bT

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

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Deducción

x

T

x

T(x)con

Solución general

E.D.O. lineal , homogénea, de 2do orden con coeficientes constantes

frontera de scondicione las de determinara Constantes:21 CyC

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

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Deducción

x

T

x

T(x)Condiciones de Frontera

Temperatura especificada

T

T

bT

(a)Temperatura especificada(b) Perdida de calor despreciable(c)Convección(d)Convección y radiación

TTbb 0C.F. Normalmente conocida C.F.s que definen casos especiales

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

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CASOS ESPECIALESAleta de Gran Longitud

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

Si C.F.

También

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CASOS ESPECIALESAleta con extremo libre adiabático

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

También

C.F. 0

extremoQ

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CASOS ESPECIALESAleta con extremo en convección (y radiación)

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

C.F. en el extremo lleva a soluciones analíticas mas exactas pero muy complejas

Usar concepto de LONGITUD CORREGIDA

Aleta real con convección en el extremo

Convección

Aislado

Aleta equivalente con extremo aislado

aletaQ

aletaQ

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CASOS ESPECIALESAleta con extremo en convección (y radiación)

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

Obtención de LONGITUD CORREGIDA (Lc)

extremoaletadelateralcorregida AAA

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ObservacionEn todos los casos se cumple que

ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

)"("aletafinbase QQ

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ECUACION DE LA ALETA DE SECCION Y CONDUCTIVIDAD CONSTANTE

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EFICIENCIA DE LAS ALETAS

IDEAL

REAL

aletala desdecalor dencia transferede ideal Rapidezaletala desdecalor dencia transferede real Rapidez

max,

aleta

aletaaleta

Q

Q

TThAQ baletaaleta max,

Tablas"Usar " O caso"cada en .D.O.Resolver E"

aletaQ

aleta deexterna totalArea:aletaA

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EFICIENCIA DE LAS ALETAS

TThAQQ baletaaletaaletaaletaaleta max,

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EFICIENCIA DE LAS ALETAS

Aleta con extremo libre adiabático

Aleta de Gran Longitud

ALETAS DE SECCION RECTA CONSTANTE

Aleta con extremo en convección (y radiación)

cLL

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EFICIENCIA DE LAS ALETASALETAS DE SECCION VARIABLE (TABLAS)

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EFICIENCIA DE LAS ALETASALETAS DE SECCION VARIABLE (TABLAS)

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EFICIENCIA DE LAS ALETASALETAS DE SECCION VARIABLE (TABLAS)

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EFICIENCIA DE LAS ALETASALETAS DE SECCION VARIABLE (TABLAS)

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EFICIENCIA DE LAS ALETASFUNCIONES DE BESSEL-1ER Y 2DO TIPO (TABLAS)

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EFICIENCIA DE LAS ALETAS

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EFICIENCIA DE LAS ALETAS

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EFICACIA DE LAS ALETAS

b

b

sinAarea el desdecalor dencia transferede ideal Rapidez

A basearea dealeta la desdecalor dencia transferede real Rapidez

aleta

aletaaleta

Q

Q

TThAQ

Q

Qbb

aleta

aleta

aletaaleta

sin

¿Existe relación entre eficiencia y eficacia?

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EFICACIA DE LAS ALETAS

Aleta de Gran Longitud

ALETAS DE SECCION RECTA CONSTANTE

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EFICACIA DE LAS ALETAS

Considerar tambien las areas sin aletasSUPERFICIES CON GRUPO DE

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LONGITUD APROPIADA DE LAS ALETASTRABAJO DE INVESTIGACION PARA PROXIMA SEMANA

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TRANSFERENCIA DE CALOR EN CONFIGURACIONES COMUNES

TRABAJO DE INVESTIGACION PARA PROXIMA SEMANA

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Ejemplo

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Ejemplo

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Ejemplo

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Ejemplo

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Ejemplo

KAl = 187 W/(m.K)

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Ejemplo

KAl 2024-T6 = 186 W/(m.K)

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Ejemplo

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Ejemplo

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Ejemplo

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Ejemplo (Trabajo de investigacion proxima semana)

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BIBLIOGRAFIA

BÁSICA:

•INCROPERA, Frank y DeWitt, David. Fundamentos de Transferencia de Calor. 2a. ed. Pearson, 1999. 912 p. •CENGEL, Yunus. Transferencia de Calor. 2ª. ed. McGraw Hill-Mexico, 2004. 824 p.

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BIBLIOGRAFIA

COMPLEMENTARIA:

•MANRIQUE VALADEZ, José. Transferencia de Calor. 2ª. ed. Alfaomega.•Wolfson, R., Essential University Physics, 1st Edition, Addison Wesley, USA, 2007.

• Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H.D., Freedman, R.A., FísicaUniversitaria, 9na. Edición, Addison Wesley‐ Longman, Mejico, 1998.

• Giancoli, D.C., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics and Mastering Physics, 4th Edition, Addison Wesley‐ Longman, USA, 2008.

• Ewen, D, Schurter, N., Gundersen, E., Applied Physics, 9th Edition, Prentice Hall, USA, 2009.

•http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Estados.svg