Practica
- 1. PRACTICA NUMERO DE BIOT El número de Biot, representado por Bi, es también considerado como un número adimensional, este número es usado para realizar cálculos de transmisión de calor. Este número debe su nombre al físico francés Jean Baptiste Biot, quién nació en 1774 y falleció en 1862, este físico encontró la relación de transferencia de calor por conducción en un cuerpo, así como también la transferencia de calor por convección en la superficie de este mencionado cuerpo. Se considera que el número de Biot posee muchas aplicaciones, una de ellas es el uso en cálculos de transferencia de calor en disipadores por aletas. DEFINICIÓN El número de Biot se define como: En donde: h es el coeficiente de transferencia de calor en la superficie en W/m2K. También llamado coeficiente de película. L es una longitud característica en m, definida generalmente como el volumen del cuerpo dividido por su superficie externa total. k es la conductividad térmica del material del cuerpo W/mK. El número de Biot en lo que es física se entiende como el flujo de calor desde una esfera caliente que se encuentra sumergida al fluido que la rodea. Este flujo de calor experimenta dos resistencias: la primera por conducción dentro del metal y la segunda por convección desde la esfera al fluido. Si el número de Biot es inferior a 0.1 para placas planas, a 0.05 para cilindros o a 0.03 en las esferas, implica que la conducción de calor dentro del cuerpo es mucho más rápida que la convección en la superficie de éste. lo que indica la aplicabilidad del Método del Gradiente Nulo para la resolución de problemas de calor en el transitorio. También se puede encontrar el número de Biot en las definiciones del método de las diferencias finitas usado en los problemas de calor estacionarios multidimensionales. El significado físico del número de Biot puede entenderse imaginando el flujo de calor desde una esfera caliente sumergida al fluido que la rodea. El flujo de calor experimenta dos resistencias: la primera por conducción dentro del metal y la segunda por convección desde la esfera al fluido. Se presentan dos casos límite: UNIVERSIDAD MAYORDE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA QUIMICA NOMBRE: HEIDY QUISPE BAUTISTA MATERIA: FENOMENOSDE TRANSPORTE B PRQ – 200B Q
- 2. En el caso que la esfera fuera metálica y el fluido fuera agua, la resistencia por convección excederá a la de conducción y por tanto el número de Biot será inferior a uno. En el caso que la esfera fuera de un material aislante al calor, por ejemplo espuma de poliuretano, y el fluido fuera igualmente agua, la resistencia por conducción excederá a la de convección y el número de Biot será superior a la unidad. APLICACIONES Si el número de Biot es inferior a: 0.1 para placas planas 0.05 para cilindros 0.03 para esferas Implica que la conducción de calor dentro del cuerpo es mucho más rápida que la convección en la superficie de éste. Esto indica la aplicabilidad del Método del Gradiente Nulo para la resolución de problemas de calor en el transitorio. El número de Biot también aparece en las definiciones del método de las diferencias finitas usado en los problemas de calor estacionarios multidimensionales. ANALOGÍA EN TRANSFERENCIA DE MATERIA Una versión análoga del número de Biot, llamada habitualmente número de Biot de transferencia de materia Bim, se utiliza también en procesos de difusión másica. En donde: hm = es el coeficiente de transferencia de materia m/s. L = es una longitud característica en m. DAB = es el coeficiente de difusión en m2/s. NÚMERO DE NUSSELT El Número de Nusselt (Nu) es un número adimensional que mide el aumento de la transmisión de calor desde una superficie por la que un fluido discurre (transferencia de calor por convección) comparada con la transferencia de calor si ésta ocurriera solamente por conducción. Así por ejemplo en transferencia de calor dentro de una cavidad por convección natural, cuando el número de Rayleigh es inferior a 1000 se considera que la transferencia de calor es únicamente por conducción y el número de Nusselt toma el valor de la unidad. En cambio para números de Rayleigh superiores, la transferencia de calor es una combinación de conducción y convección, y el número de Nusselt toma valores superiores. Este número se llama así en honor a Wilhelm Nusselt, ingeniero alemán que nació el 25 de noviembre de 1882 en Núremberg. Se define como:
- 3. Ambas transferencias se consideran en la dirección perpendicular al flujo. En la anterior ecuación se define: L como una longitud característica. Para formas complejas se define como el volumen del cuerpo dividido entre su área superficial. kf como la conductividad térmica del fluido. h como el coeficiente de transferencia de calor. El número de Nusselt puede también verse como un gradiente adimensional de temperatura en la superficie. En transferencia de masa el número análogo al número de Nusselt es el número de Sherwood. Existen muchas correrlaciones empíricas expresadas en términos del número de Nusselt para por ejemplo placas planas, cilindros, dentro de tuberías, etc, que evaluan generalmente el número de Nusselt medio en una superficie. Estas correlaciones tienen la forma de Nu = f(Número de Reynolds o Número de Rayleigh, Número de Prandtl). Computacionalmente el número de Nusselt medio puede obtenerse integrando el número de Nusselt local en toda la superficie. FLUJO INTERNO LAMINAR DESARROLLADO Se define flujo interno laminar aquel que discurre en el interior de conductos y con números de Reynolds suficientemente bajos para no ser considerados ni turbulentos ni de transición. Por ejemplo un flujo en el interior de una tubería con un número de Reynolds inferior a 2300. Se entiende como flujo desarrollado aquel que tiene los perfiles de velocidad y temperatura adimensional constantes a lo largo de la longitud del conducto. Esto ocurre más allá de lo que se conoce como región de entrada. Para este tipo de flujos es relativamente fácil obtener analíticamente números de Nusselt como los mostrados en la siguiente tabla. Se diferencian dos condiciones de contorno en la pared: flujo de calor constante y temperatura de pared constante. La longitud característica considerada es el diámetro hidráulico. BIBLIOGRAFIA http://numerode.com/para/nmero-de-biot.php http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Biot http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Nusselt Obtenido de «http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Número_de_Biot&oldid=65643894»