La razón de la
transferencia de calor desde una superficie que se expresa por la ley de
Newton del
enfriamiento como:
Existen dos
formas de incrementar esa razón de transferencia de calor:
1.
Aumentar el
coeficiente de transferencia de calor (h) con el uso de bombas y ventiladores,
sin embargo esto es muy costoso.
2.
Aumentar el
área superficial (As) agregando unas superficies extendidas llamadas aletas.
Las
Aletas están hechas de materiales intensamente conductores como el aluminio,
mejorando la transferencia de calor desde una superficie al exponer un área más
grande a la convección y la radiación.
Ecuación De La Aleta
La
función u y su segunda derivada deben ser múltiplos constantes una de la
otra y tanto, la solución general de la ecuación diferencial es:
En
la punta de la aleta se tienen varias posibilidades, que incluyen temperatura
específica, pérdida de calor despreciable (idealizada como una punta aislada),
convección o convección y radiación combinadas.
1) ALETA
INFINITAMENTE LARGA (T PUNTA DE LA ALETA=T∞)
Para
una aleta suficientemente larga de sección transversal uniforme:
2) PÉRDIDA DE CALOR DESPRECIABLE DESDE LA PUNTA DE LA ALETA (PUNTA DE
LA ALETA AISLADA, Q PUNTA DE LA ALETA =0)
Cuando
la punta de la aleta está aislada y que la condición en ella puede expresarse
como:
3) TEMPERATURA ESPECÍFICA (T PUNTA DE LA
ALETA = TL)
La condición en la punta de aleta
para este caso es:
4) CONVECCIÓN (O CONVECCIÓN Y
RADIACIÓN COMBINADAS) DESDE LA PUNTA DE LA ALETA
EFICIENCIA
DE LA ALETA
En
el caso límite de resistencia térmica cero o conductividad térmica
infinita (k → ∞),
la temperatura de la aleta es uniforme al valor de la temperatura de la base de
Tb, entonces la transferencia de calor desde la aleta será máxima y
se puede expresar como:
EFECTIVIDAD
DE LA ALETA
Las aletas se usan para mejorar la
transferencia de calor, entonces el desempeños de las aletas es
expresada por la efectividad de las aletas (Ԑ aletas).
BIBLIOGRAFÍA
-
CENGEL,
YUNUS .A. & GHAJAR, AFSHIN J. (2011). Transferencia de calor y masa.
México: Mcgraw - Hill
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