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¿Qué es el espesor crítico del aislamiento? Radio crítico: definición

Espesor crítico del aislamiento – Radio crítico. El espesor hasta el que aumenta el flujo de calor y después del cual disminuye el flujo de calor se denomina espesor crítico. En el caso de cilindros y esferas se llama radio crítico. Ingenieria termal

Espesor crítico del aislamiento – Radio crítico

En una pared plana, el área perpendicular a la dirección del flujo de calor que agrega más aislamiento a una pared siempre disminuye la transferencia de calor. Cuanto más grueso es el aislamiento , menor es la tasa de transferencia de calor . Esto se debe al hecho de que la superficie externa siempre tiene la misma área .

Pero en coordenadas cilíndricas y esféricas, la adición de aislamiento también aumenta la superficie externa , lo que disminuye la resistencia a la convección en la superficie externa. Además, en algunos casos, una disminución en la resistencia a la convección debido al aumento en el área superficial puede ser más importante que un aumento en la resistencia a la conducción debido a un aislamiento más grueso. Como resultado, la resistencia total en realidad puede disminuir, lo que resulta en un aumento del flujo de calor.

El espesor hasta el que aumenta el flujo de calor y después del cual disminuye el flujo de calor se denomina espesor crítico . En el caso de cilindros y esferas se llama radio crítico . Se puede deducir que el radio crítico de aislamiento depende de la conductividad térmica del aislamiento k y del coeficiente de transferencia de calor de convección externa h.

Aislamiento de espesor crítico

Como se puede ver, si 1 <r cr , como es en este caso, la resistencia total disminuye y, por lo tanto, la tasa de calor aumenta con la adición de aislamiento. Esta tendencia continúa hasta que el radio exterior del aislamiento corresponde al radio crítico, donde la tasa de calor alcanza su máximo. Esta tendencia es deseable para enfriar un cable eléctrico, ya que la adición de aislamiento eléctrico ayudaría a transferir el calor disipado en el cable a los alrededores. Por otro lado, cualquier adición adicional de material (más allá de r cr ) aumentaría la resistencia total y, por lo tanto, disminuiría la pérdida de calor. Este comportamiento sería deseable para el aislamiento de tuberías, donde se agrega aislamiento para reducir la pérdida de calor a los alrededores.

Ejemplo: grosor crítico del aislamiento

Suponga una tubería de acero de r 1 = 10 mm, que está expuesta a convección natural a h = 50 W / m 2 .K. Esta tubería está aislada por material de conductividad térmica k = 0.5 W / mK Determine el espesor crítico de esta combinación:

espesor crítico de aislamiento - ejemplo

Por lo tanto, r cr > r 1 y la transferencia de calor aumentará con la adición de aislamiento hasta un grosor de r cr – r 1 = (0.010 – 0.005) m = 0.005 m

Espesor crítico del aislamiento – Coordenadas esféricas

Se puede mostrar de manera similar que el radio crítico de aislamiento para una carcasa esférica es:

espesor crítico - radio crítico - esférico

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.