Si las temperaturas de los fluidos, dentro y fuera del
tubo, permanecen constantes, entonces la transferencia de calor a través de ese
tubo es estacionaria. Por lo tanto, la transferencia de calor a través del tubo
se puede considerar estacionaria y unidimensional. En este caso, la temperatura
del tubo depende sólo de una dirección (la dirección r radial) y se puede
expresar como T = T(r). La temperatura es independiente del ángulo azimutal o
de la distancia axial.
En operación estacionaria no se tiene cambio en la
temperatura del tubo con el tiempo en cualquier punto. Por lo tanto, la razón
de la transferencia de calor hacia el tubo debe ser igual a la razón de la
transferencia hacia afuera de él.
Considere una capa cilíndrica larga (como un tubo
circular) de radio interior r1, radio exterior r2, longitud L y conductividad
térmica promedio k. Las dos superficies de la capa cilíndrica se mantienen a
las temperaturas constantes T1 y T2. No hay generación de calor en la capa y la
conductividad térmica es constante. Para una conducción de calor unidimensional
a través de la capa cilíndrica, se tiene T(r).
Se puede repetir el análisis para una capa esférica, al
tomar A =4πrˆ2 y realizar la integración en la ecuación
Resistencia total para un caso de cilindro
Considere ahora el flujo unidimensional de calor en
estado estacionario a través de una capa cilíndrica o esférica que está
expuesta a la convección en ambos lados hacia fluidos que están a las
temperaturas T∞1 y T∞2, con coeficientes de transferencia de calor h1 y h2,
respectivamente. En este caso, la red de resistencias térmicas consta de una
resistencia a la conducción y dos a la convección, en serie, precisamente como aquélla
para la pared plana y la razón de la transferencia de calor en condiciones estacionarias
se puede expresar como
En la línea 5, tenés un error en la derivada. La "A" es "2*pi*r*L" La r queda dentro de la integral (porque es variable) y es esta la que al derivar resulta en logaritmo. Sds
ResponderEliminarComo se cuando el cilindro no es hueco?
ResponderEliminarSencillo y rápido. Gracias
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