Análisis integral de la capa frontera laminar (III)

Considere una placa plana alineada en forma paralela a una corriente de fluido que tiene propiedades físicas y térmicas constantes y una velocidad de flujo libre uniforme, u∞ Suponemos un flujo incomprimible en estado estacionario. Suponga que la capa frontera sobre la placa tiene una forma como la que se muestra en la figura 7-6. Seleccionamos un volumen de control ABCD, que tiene una amplitud unitaria dentro del plano del papel.

Con el fin de aplicar el principio de conservación de la masa, examinamos las razones de flujo hacia adentro del fluido y de flujo hacia fuera en todas y cada una de las caras del volumen de control. No hay flujo a través de la cara BC, que es una frontera sólida (la superficie de la placa). La razón de flujo hacia adentro del volumen de control a través de un elemento de algura dy en la cara AB es

ρu (dy)(1)

donde la amplitud dentro del plano de la página se toma con valor igual a la mitad. Por lo tanto, la razón de flujo hacia adentro del volumen de control a través de AB, está dado por

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Ejemplo 2: CAPACIDAD CALORICA Y CALOR ESPECIFICO

Un trozo de metal de 50 g que se encuentra a 200º C se sumerge en un envase que contiene 0.4 kg de agua inicialmente a 20º C. Si la temperatura final de equilibrio del sistema mezclado es 22.4º C, calcular: a) el calor específico del material, b) el calor ganado por el agua. Despreciar la transferencia de calor al envase y al medio ambiente. Solución: los datos son cA=4186 J/kgºC, mm = 50g, Tim = 200ºC, mA = 400g, TiA = 20ºC, Tfm=22.4ºC =TfA. a) Al introducir el metal caliente en el agua mas fría, el metal se enfría y el agua se calienta, alcanzando ambos 22.4º C, es decir, el metal pierde calor y el agua gana calor.

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Problema Paredes Compuestas

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Sistemas con resistencia interna despreciable (I)

La clase de problemas transitorios que mejor se presentan para ser analizados son aquellos que tienen una resistencia interna al flujo de calor despreciable. En dichos problemas, la resistencia conectiva en la frontera del sistema es muy grande, comparada con la resistencia interna debida a la conducción. En esencia, el sólido se comporta como si tuviera una conductividad térmica infinita en el sentido de que la temperatura es siempre uniforme a través de todo el sólido y varias únicamente con el tiempo. En la realidad, nunca es posible conseguir con precisión dicha situación, ya que todos los materiales tienen una conductividad térmica finita y, al agregar o quitar calor, deben existir gradientes de temperatura según lo demuestra la ley de conducción de calor de Fourier, Q = -kA(δT/δn). Sin embargo, cuando la resistencia convectiva en la frontera del sólido es grande, comparada con la resistencia interna debido a la conducción, la parte principal de la variación de temperatura espacia...

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