Un recipiente de aluminio de 300g contiene 200g de agua a 10º C. Si se vierten 100 g más de agua, pero a 100º C, calcular la temperatura final de equilibrio del sistema. R: 34.6º C.
El enfoque analítico es el mismo que el que se usa para el análisis de transferencia de calor por convección en un tubo. ESto es, empleamos el principio de conservación de energía para obtener la ecuación gobernante para la distribución de temperatura. En el capítulo 7 se han desarrollado ya expresiones para la distribución de velocidad, que apareceran en la ecuación de energía. Utilizaremos tanto la técnica de integral aproximada, como la formulación diferencial, para analizar el problema. En primer lugar describiremos el enfoque integral, que es semejante a la integral de balance de calor que se utilizó para determinar la distribución de temperatura en un cuerpo semiinfinito en la sección 4-6.
La aplicación del principio de conservación de energía a un volumen de control para un análisis de la capa frontera requiere la consideración de:
- Energía cinética transportada hacia dentro y hacia afuera del volumen de control.
- Energía potencial transportada hacia dentro y hacia fuera del volumen de control
- trabajo hecho por fuerzas viscosas
- energía interna transportada por convección hacia adentro y hacia afuera del volumen de control
- trabajo hecho por fuerzas de presión (el trabajo del flujo)
- razón de cambio de energía interna del fluido que se encuentra dentro del volumen de control
- calor que se conduce hacia adentro y hacia afuera del volumen de control.
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