• Author / Uploaded
• Luis Enrique Quispe Hancco

• Categories
• Conduccion termica
• Calor
• Transferencia de calor
• Mecánica de Medios Continuos
• Termodinámica

Citation preview

2.5 Números adimensionales. Número a dimensional es un número que no tiene unidades físicas que lo definan y por lo tanto es un número puro. Los números adimensionales se definen como productos o cocientes de cantidades que sí tienen unidades de tal forma que todas éstas se simplifican. Dependiendo de su valor estos números tiene un significado físico que caracteriza unas determinadas propiedades para algunos sistemas. Números a dimensionales utilizados para el cálculo de fluidos: Número de Biot El Número de Biot (Bi) es un número adimensional utilizado en cálculos de transmisión de calor en estado transitorio. Su nombre hace honor al físico francés Jean Baptiste Biot (1774-1862) y relaciona la transferencia de calor por conducción dentro de un cuerpo y la transferencia de calor por convección en la superficie de dicho cuerpo. Señalar que el número de Biot tiene numerosas aplicaciones, entre ellas su uso en cálculos de transferencia de calor en disipadores por aletas. 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 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: 



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: Los valores del número de Biot inferiores a 0.1 implican que la conducción de calor dentro del cuerpo es mucho más rápida que la convección en la superficie de éste. Esto puede indicar la aplicabilidad de ciertos métodos para solucionar problemas de transferencia de calor en estado transitorio. Número de Fourier En física e ingeniería el Número de Fourier (Fo) o Módulo de Fourier, llamado así en honor a Joseph Fourier, es un número adimensional que caracteriza la conducción de calor. Conceptualmente es la relación entre la velocidad de la conducción de calor y la velocidad del almacenamiento de energía. Se define como:

En donde:   

α es la difusividad térmica. t es el tiempo característico. L es la longitud a través de la que la conducción de calor ocurre.

Número de Stefan El Número de Stefan (Ste) es un número adimensional que relaciona la capacidad calorífica y el calor latente de cambio de fase o estado de un material. Se define como:

En donde:   

Cp es la capacidad calorífica a presión constante. ΔT es la diferencia de temperaturas entre fases. L es el calor latente, por ejemplo de fusión.

El número de Stefan se llama así en honor a Josef Stefan i es útil para analizar precisamente el denominado problema de Stefan