Sistemas de aletas de conduccion-conveccion

Se usan las aletas o superficies extendidas con el fin de incrementar la razón de transferencia de calor de una superficie. En efecto, las aletas conexas a una superficie aumenta el área total disponible para la transferencia de calor. En el análisis y diseño de una superficie con aletas, la cantidad de energía calorífica disipada por una sola aleta de un tipo geométrico dado, se determina auxiliandonos del gradiente de temperatura y el área transversal disponible para el flujo de calor en base de la aleta. Entonces, el número total de aletas necesarias para disipar una cantidad de calor dada se determinará en base a la acumulación de transferencia de calor.

La ecuación diferencial que describe la distribución de temperatura en una aleta resulta de un equilibrio de energía en una sección elemental de la aleta que es tanto conductora, como apta para la convección, a la vez. Como veremos en la sección 2-11.1, puesto que un elemento de volumen elementall cualquiera experimenta tanto conducción como convección, el problema es en realidad multidimensional. En consecuencia, las aletas ofrecen una transición suave del problema unidimensional que hemos estado estudiando, el problema bidimensional que presentamos antes.

Usualmente se usa una superficie con aletas cuando el fluido convectivo participante de un gas, ya que los coeficientes convectivos de transferencia de calor par aun gas son usualmente menores que los de un líquido. Como ejemplo de una superficie con aletas se tienen los cilindros de la máquina de una motocicleta, y los calentadores caseros. Cuando se debe disipar energía calorifica de un vehiculo espacial, donde no existe convección, se usan superficies con aletas que radian energ;ia calorífica.

Las aletas pueden ser con secciones transversales rectangulares, como tiras que se anexan a lo largo de un tubo, se les llama aletas longitudinales; o bien discos anulares concéntricos alrededor de un tubo, se les llama aletas circunferenciales. El espesor de las aletas puede ser uniforme o variable. En la figura 2-16 se bosquejan varias formas de aletas.

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