Problema de aleta con temperaturas definidas
1. Problema de aleta con temperaturas definidas
Una aleta de enfriamiento es una superficie extendida que se emplea para mejorar la transferencia de
calor, sus aplicaciones en ingeniería son muy diversas, inclusive son incluidas en el diseño de
microchips para evitar el sobrecalientamiento y daño de sus componentes.
Existen cuatro soluciones generales para el diseño de una aleta de enfriamiento, en clase se desarrolló
la solución que considera despreciable a los efectos de la convección en la parte final de la aleta. Una
solución alterna es aquella cuya expresión está definida en función de una temperatura inicial y final
para conocer el perfil de temperaturas a lo largo de esta.
a) En base a lo anterior, desarrolle un procedimiento para encontrar una ecuación que describa
el perfil de temperaturas en estado estacionario de una aleta rectangular mediante un balance
de energía en el que la temperatura inicial y final se encuentren definidas previamente.
b) Mediante la ecuación obtenida, determine el perfil de temperaturas (θ y T) de la aleta en una
hoja de cálculo de Excel, desde la longitud inicial a la longitud final en intervalos de 0.1 m,
y grafique únicamente los valores de la temperatura T, si se tuvieran las siguientes
condiciones de operación para una aleta fabricada de acero inoxidable grado AISI 304:
h = 0.7
W
m2 °C
L = 1.5 m
k = 14.9
W
m °K
t = 5 cm (espesor de la aleta)
W = 20 cm (anchura de la aleta)
T1 = 500 °C
T2 = 120 °C
T∞ = 20 °C
A = t × W (área de la sección transversal)
a)
a)
b)
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