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¿Qué es la condición límite de convección? Definición

En problemas de transferencia de calor, la condición de límite de convección, conocida también como la condición de límite de Newton, corresponde a la existencia de calentamiento por convección (o enfriamiento) en la superficie y se obtiene del balance energético de la superficie. Ingenieria termal

Condición de contorno de convección

Condición límite de NewtonEn problemas de transferencia de calor, la condición de límite de convección, conocida también como la  condición de límite de Newton, corresponde a la existencia de calentamiento por convección (o enfriamiento) en la superficie y se obtiene del balance energético de la superficie. La condición límite de convección es probablemente la condición límite más común que se encuentra en la práctica, ya que la mayoría de las superficies de transferencia de calor están expuestas a un entorno convectivo a parámetros específicos.

En otras palabras, esta condición supone que la conducción de calor en la superficie del material es igual a la convección de calor en la superficie en la misma dirección. Dado que el límite no puede almacenar energía, el calor neto que ingresa a la superficie desde el lado convectivo debe abandonar la superficie desde el lado de conducción.

Del mismo modo, la condición de límite de radiación se puede construir y utilizar.

Ecuación general de conducción de calor

La ecuación de conducción de calor es una ecuación diferencial parcial que describe la distribución de calor (o el campo de temperatura ) en un cuerpo dado a lo largo del tiempo. El conocimiento detallado del campo de temperatura es muy importante en la conducción térmica a través de materiales. Una vez que se conoce esta distribución de temperatura, el flujo de calor de conducción en cualquier punto del material o en su superficie puede calcularse a partir de la ley de Fourier .

La ecuación del calor se deriva de la ley de Fourier y la conservación de la energía . La ley de Fourier establece que la tasa de tiempo de transferencia de calor a través de un material es proporcional al gradiente negativo en la temperatura y al área, en ángulo recto a ese gradiente, a través del cual fluye el calor.

Ley de Fourier de conducción térmica

Un cambio en la energía interna por unidad de volumen en el material, ΔQ, es proporcional al cambio de temperatura, Δu. Es decir:

∆Q = ρ.c p .∆T

Forma general

Usando estas dos ecuaciones podemos derivar la ecuación general de conducción de calor:

Ecuación de conducción de calor - Ecuación de Fourier-Biot

Esta ecuación también se conoce como la ecuación de Fourier-Biot , y proporciona la herramienta básica para el análisis de conducción de calor. A partir de su solución, podemos obtener el campo de temperatura en función del tiempo.

En palabras, la ecuación de conducción de calor establece que:

En cualquier punto del medio, la tasa neta de transferencia de energía por conducción en un volumen unitario más la tasa volumétrica de generación de energía térmica debe ser igual a la tasa de cambio de energía térmica almacenada dentro del volumen.

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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.