CONDUCCIÓN DE CALOR EN UNA BARRA CILINDRICA CON PERDIDAS DE CALOR (original) (raw)
Related papers
PÉRDIDAS DE CALOR DURANTE LA TRANSMISIÓN DE FLUIDOS CALIENTES
Dada la diferencia de temperatura existente entre el agua caliente, aire caliente o vapor, y el medio ambiente que rodea las líneas de superficie (líneas que transportan el fluido hasta el cabezal del pozo) y la tubería de inyección en el hoyo del pozo, parte del contenido de calor del fluido que fluye se pierde antes de llegar a la formación. Por lo tanto, es importante cuantificar cuanto calor se pierde y tratar de reducir éstas pérdidas a un valor mínimo. La figura 6.1 ilustra las pérdidas de calor en un sistema de inyección empezando en la unidad térmica o fuente de calor, con las subsecuentes pérdidas de calor ocurriendo en las líneas de inyección de superficie, en el cabezal de inyección, el pozo y finalmente en la formación y en los estratos adyacentes. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Por definición, calor es la energía que se transfiere como resultado de una diferencia o gradiente de temperatura. Matemáticamente es una cantidad vectorial, en el sentido que fluye de regiones de altas temperaturas a regiones de baja temperatura. Los mecanismos básicos de transferencia de calor son: conducción, radiación y convección, aunque una inspección detallada del mecanismo de convección revela que este es una combinación de los mecanismos de radiación y conducción. CONDUCCIÓN Es la transferencia de calor de una parte de un cuerpo a alta temperatura, a otra parte del mismo, a menor temperatura, o de un cuerpo a alta temperatura a otro cuerpo a menor temperatura, en contacto físico con él. Si las temperaturas de los cuerpos no cambian con el tiempo, (o sea, el proceso ocurre bajo condiciones de flujo continuo), la ley física que describe el calor por conducción se conoce como la primera Ley de Fourier, propuesta en 1822, y viene dada por: Donde: Q c = Tasa de flujo de calor por conducción en BTU/h A = Área a través de la cual ocurre el flujo en pie 2 = Gradiente de temperatura en °F/pie. K H = Conductividad térmica del material en Btu/hr.pie.°F El signo negativo indica que la transferencia de calor es en la dirección de menor temperatura. La ecuación anterior aplica para la conducción en sólidos, líquidos y gases, aunque como es de esperarse, el valor de K H es mayor para sólidos que para líquidos y gases. Esta ecuación se puede integrar considerando diferentes tipos de cuerpos. Así, si la aplicamos a un cuerpo de área A, espesor ∆X, con flujo lineal de calor y diferencia de temperatura igual a ∆T, se obtiene:
2007
El presente trabajo investiga los efectos tanto de la inclinación de un recinto como la variación de su razón de aspecto, en la transferencia de calor y en la estructura de flujo en el interior del recinto, para lo cual se estudia numéricamente la convección natural transitoria, bidimensional en un recinto rectangular inclinado. El recinto consiste de dos paredes paralelas mantenidas a temperaturas constantes y las otras dos aisladas térmicamente. Se varía el ángulo de inclinación del recinto, la razón de aspecto (A) y el número de Rayleigh (Ra). Se analiza los aspectos dinámico y térmico que ocurre dentro del recinto de estudio. Finalmente se proponen distintas correlaciones para la dependencia del coeficiente de transferencia térmico (Nu) con Ra, A y el ángulo de inclinación. Se ha encontrado que para 0.5≤A≤1, Νu es prácticamente independiente del ángulo de inclinación y sólo varía con el aumento de Ra.
Palabras clave: Radiación Térmica Combinada, Transitorio, Volúmenes Finitos Resumen. En este trabajo se estudia la transferencia de calor, en estado no estacionario, por conducción y radiación combinadas en un medio semi transparente que absorbe, emite y dispersa anisotropicamente la radiación térmica. Se consideran diferentes tipos de condiciones de borde (paredes opacas, transparentes y semitransparentes, isotérmicas y adiabáticas, negras y grises), varias funciones de dispersión anisotrópicas y un amplio rango de propiedades físicas del medio (conductibilidad térmica, calor específico, densidad, coeficiente de absorción y dispersión). Se estudia, además, la influencia de las condiciones iniciales en la velocidad de transferencia de calor combinado. Para realizar la simulación numérica se ha utilizado el método de los volúmenes finitos y el procedimiento numérico ha sido implementado en un programa de computadora que fue utilizado para obtener los resultados presentados en este trabajo. Las soluciones obtenidas han sido comparadas con resultados publicados, el análisis muestra que las soluciones presentadas en este trabajo son correctas y pueden ser extendidas a situaciones más complejas con un amplio margen de seguridad.
ANALISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR CONVECTIVA EN RECINTOS TRAPEZOIDALES CON REDES NO ORTOGONALES
El presente trabajo estudia numéricamente la convección natural transitoria en un recinto trapezoidal. El recinto consiste de dos paredes verticales paralelas, las cuales tienen altura H y h, separadas por una distancia L; y dos paredes inclinadas un ángulo ±γ, en forma simétrica. Las dos primeras están aisladas térmicamente y en las dos últimas, se impone un salto de temperatura (∆T). Se consideran distintas razones de aspecto (A=H/L), ángulos de inclinación y saltos de temperatura. Se muestran algunos patrones de flujo y de temperatura y se analiza el efecto de los parámetros A, γ y ∆T, en la transferencia de calor convectiva, mediante el número de Nusselt ( Nu ). Se ha encontrado que para recintos aplanados (A=0.2), Nu es independiente de γ, hasta ∆T=20ºC, y que para mayores ∆T no supera el 25% respecto al valor calculado para γ=0º. Mientras que, para A=0.4, esta variación puede superar el 50%.