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Anexo 2.2. COEFICIENTE GLOBAL
DE TRANSFERENCIA - Notación - Coeficiente global de transferencia de calor - Radio crítico |
ARRIBA | NOTACIÓN |
- En ESTE DOCUMENTO
la velocidad de tranferencia de calor se
denota por Q-punto que es lo mismo que. |
- OTRA NOTACIÓN
que se puede ver en algunos libros o apuntes es la siguiente: |
ARRIBA | COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR |
-
En el caso
de paredes bañadas por fluidos, tanto compuestas como sencillas,
en muchas ocasionas interesa obtener la velocidad de transferencia de
calor ( Q-punto ) en función de un área y de las temperaturas
superior e inferior ( sin tener en cuenta las temperaturas intermedias
) siguiendo el modelo de la Ley de enfriamiento de Newton: Q-punto = U * A * ( Ts - Ti )
- U: coeficiente global de transferencia de calor - U * A = 1 / Rthtotal => U = 1/ ( A * Rthtotal ) ; Rthtotal: resistencia térmica total |
ARRIBA | - Ejemplo. Pared cilíndrica simple bañada por fluidos a diferente temperatura | |
ARRIBA | --
Según la analogía termoeléctrica Q-punto = ( Ti
- To ) / Rthtotal ; Q-punto = U * A * ( Ti - To ) => U
* A = 1 / Rthtotal => 1 / ( U * A ) = Rthtotal - Si A = A1 = 2 pr1 L => - Si A = A2 = 2 pr2 L => |
ARRIBA | RADIO CRÍTICO. RELACIÓN CRÍTICA DE AISLAMIENTO |
-
Al incrementar el grosor del aislamiento térmico de una pared
plana siempre disminuye la transferencia de calor. Cuanto más
grueso sea el aislante más baja será la velocidad
de transferencia de calor. Esto es así debido a que el área
de la superficie de intercambio de calor pared-fluido no varía. - No ocurre lo mismo con las paredes cilíndricas o esféricas. En este caso, la resistencia total, y por tanto la potencia térmica, varía con el valor del radio exterior del aislamiento. Dicha variación responde a la curva de la figura: |
- Esto es debido a que el aislamiento adicional incrementa la resistencia a la conducción pero al mismo tiempo disminuye la resistencia a la convección debido al aumento del área exterior. |
ARRIBA | -
Para calcular
el radio crítico se parte de la expresión de transferencia
de calor correspondiente al tipo de pared considerado ( ver pared
cilíndrica y pared
esférica en el capítulo
II ) en función de r2 , Q-punto ( r2 ) , se deriva esta expresión
respecto a r2 , se iguala a 0 y se despeja r2. El valor resultante de r2
será el correspondiente al radio crítico. - Aproximadamente, si r1 < r2 < [ radio crítico + ( radio crítico - r1 ) ] la velocidad de transferencia de calor aumenta respecto a la pared sin aislamiento, si r2 > [ radio crítico + ( radio crítico - r1 ) ] la velocidad de transferencia de calor disminuye respecto a la pared sin aislamiento. |
-
Expresiones
del radio crítico -- PARED CILÍNDRICA => RADIO CRÍTICO = ka / ho ; ka: conductividad del aislante ; ho: coeficiente de película -- PARED ESFÉRICA => RADIO CRÍTICO = ( 2 ka ) / ho ; ka: conductividad del aislante ; ho: coeficiente de película |
ARRIBA |
- CUESTIONES
PRÁCTICAS. |