Conducciión de calor en régimen comunitario

[pic 1][pic 2]

[pic 3]

[pic 4][pic 5]

EJEMPLOS DESARROLLADOS PROPUESTOS EN LA GUÍA

Ejemplo 1: calentamiento de placas grandes de latón en un horno

En una instalación de producción, placas grandes de latón de 4cm de espesor que se encuentran inicialmente a una temperatura uniforme de 20°C se calientan al pasar por un horno que se mantiene a 500°C. Las placas permanecen en el horno durante un periodo de 7 min. Si el coeficiente combinado de transferencia de calor por convección y radiación como h=120W/m².C°, determine la temperatura superficial de las placas cuando salen del horno. [pic 6]

Desarrollo 

Nos dice que, en este caso, el número de biot es Bi=1/45.8 =0.022 el cual es mucho menor que 0.1, por lo tanto, se espera que sea aplicable el análisis de sistema concentrados. Esto también resulta evidente con base en , lo cual indica que la temperatura en el centro y en la superficie de la placa, con relación a la temperatura de los alrededores, se encuentran con una diferencia de menos de 1% entre sí. Dado que, que, por lo general, el error en que se incurre en la lectura de los diagramas de Heisler es por lo menos de unas cuantas unidades porcentuales, el análisis de sistemas concentrados puede conducir en este caso a resultados muy exactos con menos esfuerzo.  [pic 7]

Nos dice que el aria superficial de transferencia de calor es de 2A, donde A es el área de la cara de la placa (esta transfiriere calor a través de sus dos superficies) y el volumen de ella es V=(2L) A, donde L es la mitad de su espesor. Se determina que el exponente b usado en el análisis de sistema concentrados es.

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

Entonces la temperatura de la placa en t =7min =420 s se determina a partir de:

                                [pic 13][pic 11][pic 12]

Esto da:

[pic 14]

Ejemplo 2: Enfriamiento de una flecha cilíndrica larga de acero inoxidable

Una flecha cilíndrica de 20 cm de diámetro hecha de acero inoxidable 304 sale de un horno a una temperatura uniforme de 600°C (según se muestra en la figura) Entonces, la flecha se deja enfriar con lentitud en una cámara ambiente a 200 °C, con un coeficiente promedio de transferencia de calor de      h= 80 W/m2.°C. Determine la temperatura en el centro de la flecha 45 minutos después de iniciarse el proceso de enfriamiento. También, determine la transferencia de calor por unidad de longitud de la flecha durante ese periodo. [pic 15][pic 16]

...