Modelamiento de la transferencia de calor entre placas paralelas con un coating selectivo

En este trabajo se presenta un estudio de la transferencia de calor entre placas paralelas recubiertas con un coating emisivo. La placa inferior está a una temperatura caliente y la superior se mantiene fría. La cavidad intermedia se encuentra rellena con aire y las paredes laterales son consideradas adiabáticas y reflectantes. Se desarrolló un modelo analítico de transferencia de calor unidimensional y estacionario, que describe los parámetros críticos y magnitudes en que operan la conducción, convección y radiación. Se utilizó un caso base para validarlo, el cual considera una diferencia de temperaturas fija de 60ºC entre placas y 3 combinaciones de emisividades en las placas caliente (ε1) y fría (ε2): El primero considera ε1= ε2 = 0,9; el segundo ε1 = 0,9; ε2 = 0,05 y el tercero ε1 = ε2 = 0,05. Dichos casos se analizaron con respecto al número de Rayleigh para el rango, 10³ < Ra < 10⁷, con la distancia entre placas como variable. Se reportó el comportamiento de las tasas de transferencia de calor a través del número de Nusselt (Nu) de convección, radiación y total, así como también el porcentaje de aporte de la radiación con respecto a la transferencia total. Posteriormente, se evaluó el modelo para condiciones experimentales. Las temperaturas a las cuales se evaluó la cara caliente son 300, 400 y 500ºC y en la cara fría son dependientes de la efectividad de enfriamiento del circuito de disipación. También se desarrolló un modelo para obtener la emisividad equivalente a través de gráficos de emisividad espectral, y con ellos se evaluó el efecto de la radiación en la transferencia de calor para parámetros experimentales. Se consideró el fenómeno de convección de Rayleigh-Bénard y se determinaron los parámetros críticos en que la transferencia de calor cambia de conducción pura a convección predominante (Ra=1708, Nu=1). Por último, se propone un montaje experimental para evaluar y afinar el modelo analítico.En este trabajo se presenta un estudio de la transferencia de calor entre placas paralelas recubiertas con un coating emisivo. La placa inferior está a una temperatura caliente y la superior se mantiene fría. La cavidad intermedia se encuentra rellena con aire y las paredes laterales son consideradas adiabáticas y reflectantes. Se desarrolló un modelo analítico de transferencia de calor unidimensional y estacionario, que describe los parámetros críticos y magnitudes en que operan la conducción, convección y radiación. Se utilizó un caso base para validarlo, el cual considera una diferencia de temperaturas fija de 60ºC entre placas y 3 combinaciones de emisividades en las placas caliente (ε1) y fría (ε2): El primero considera ε1= ε2 = 0,9; el segundo ε1 = 0,9; ε2 = 0,05 y el tercero ε1 = ε2 = 0,05. Dichos casos se analizaron con respecto al número de Rayleigh para el rango, 10³ < Ra < 10⁷, con la distancia entre placas como variable. Se reportó el comportamiento de las tasas de transferencia de calor a través del número de Nusselt (Nu) de convección, radiación y total, así como también el porcentaje de aporte de la radiación con respecto a la transferencia total. Posteriormente, se evaluó el modelo para condiciones experimentales. Las temperaturas a las cuales se evaluó la cara caliente son 300, 400 y 500ºC y en la cara fría son dependientes de la efectividad de enfriamiento del circuito de disipación. También se desarrolló un modelo para obtener la emisividad equivalente a través de gráficos de emisividad espectral, y con ellos se evaluó el efecto de la radiación en la transferencia de calor para parámetros experimentales. Se consideró el fenómeno de convección de Rayleigh-Bénard y se determinaron los parámetros críticos en que la transferencia de calor cambia de conducción pura a convección predominante (Ra=1708, Nu=1). Por último, se propone un montaje experimental para evaluar y afinar el modelo analítico.En este trabajo se presenta un estudio de la transferencia de calor entre placas paralelas recubiertas con un coating emisivo. La placa inferior está a una temperatura caliente y la superior se mantiene fría. La cavidad intermedia se encuentra rellena con aire y las paredes laterales son consideradas adiabáticas y reflectantes. Se desarrolló un modelo analítico de transferencia de calor unidimensional y estacionario, que describe los parámetros críticos y magnitudes en que operan la conducción, convección y radiación. Se utilizó un caso base para validarlo, el cual considera una diferencia de temperaturas fija de 60ºC entre placas y 3 combinaciones de emisividades en las placas caliente (ε1) y fría (ε2): El primero considera ε1= ε2 = 0,9; el segundo ε1 = 0,9; ε2 = 0,05 y el tercero ε1 = ε2 = 0,05. Dichos casos se analizaron con respecto al número de Rayleigh para el rango, 10³ < Ra < 10⁷, con la distancia entre placas como variable. Se reportó el comportamiento de las tasas de transferencia de calor a través del número de Nusselt (Nu) de convección, radiación y total, así como también el porcentaje de aporte de la radiación con respecto a la transferencia total. Posteriormente, se evaluó el modelo para condiciones experimentales. Las temperaturas a las cuales se evaluó la cara caliente son 300, 400 y 500ºC y en la cara fría son dependientes de la efectividad de enfriamiento del circuito de disipación. También se desarrolló un modelo para obtener la emisividad equivalente a través de gráficos de emisividad espectral, y con ellos se evaluó el efecto de la radiación en la transferencia de calor para parámetros experimentales. Se consideró el fenómeno de convección de Rayleigh-Bénard y se determinaron los parámetros críticos en que la transferencia de calor cambia de conducción pura a convección predominante (Ra=1708, Nu=1). Por último, se propone un montaje experimental para evaluar y afinar el modelo analítico.En este trabajo se presenta un estudio de la transferencia de calor entre placas paralelas recubiertas con un coating emisivo. La placa inferior está a una temperatura caliente y la superior se mantiene fría. La cavidad intermedia se encuentra rellena con aire y las paredes laterales son consideradas adiabáticas y reflectantes. Se desarrolló un modelo analítico de transferencia de calor unidimensional y estacionario, que describe los parámetros críticos y magnitudes en que operan la conducción, convección y radiación. Se utilizó un caso base para validarlo, el cual considera una diferencia de temperaturas fija de 60ºC entre placas y 3 combinaciones de emisividades en las placas caliente (ε1) y fría (ε2): El primero considera ε1= ε2 = 0,9; el segundo ε1 = 0,9; ε2 = 0,05 y el tercero ε1 = ε2 = 0,05. Dichos casos se analizaron con respecto al número de Rayleigh para el rango, 10³ < Ra < 10⁷, con la distancia entre placas como variable. Se reportó el comportamiento de las tasas de transferencia de calor a través del número de Nusselt (Nu) de convección, radiación y total, así como también el porcentaje de aporte de la radiación con respecto a la transferencia total. Posteriormente, se evaluó el modelo para condiciones experimentales. Las temperaturas a las cuales se evaluó la cara caliente son 300, 400 y 500ºC y en la cara fría son dependientes de la efectividad de enfriamiento del circuito de disipación. También se desarrolló un modelo para obtener la emisividad equivalente a través de gráficos de emisividad espectral, y con ellos se evaluó el efecto de la radiación en la transferencia de calor para parámetros experimentales. Se consideró el fenómeno de convección de Rayleigh-Bénard y se determinaron los parámetros críticos en que la transferencia de calor cambia de conducción pura a convección predominante (Ra=1708, Nu=1). Por último, se propone un montaje experimental para evaluar y afinar el modelo analítico.En este trabajo se presenta un estudio de la transferencia de calor entre placas paralelas recubiertas con un coating emisivo. La placa inferior está a una temperatura caliente y la superior se mantiene fría. La cavidad intermedia se encuentra rellena con aire y las paredes laterales son consideradas adiabáticas y reflectantes. Se desarrolló un modelo analítico de transferencia de calor unidimensional y estacionario, que describe los parámetros críticos y magnitudes en que operan la conducción, convección y radiación. Se utilizó un caso base para validarlo, el cual considera una diferencia de temperaturas fija de 60ºC entre placas y 3 combinaciones de emisividades en las placas caliente (ε1) y fría (ε2): El primero considera ε1= ε2 = 0,9; el segundo ε1 = 0,9; ε2 = 0,05 y el tercero ε1 = ε2 = 0,05. Dichos casos se analizaron con respecto al número de Rayleigh para el rango, 10³ < Ra < 10⁷, con la distancia entre placas como variable. Se reportó el comportamiento de las tasas de transferencia de calor a través del número de Nusselt (Nu) de convección, radiación y total, así como también el porcentaje de aporte de la radiación con respecto a la transferencia total. Posteriormente, se evaluó el modelo para condiciones experimentales. Las temperaturas a las cuales se evaluó la cara caliente son 300, 400 y 500ºC y en la cara fría son dependientes de la efectividad de enfriamiento del circuito de disipación. También se desarrolló un modelo para obtener la emisividad equivalente a través de gráficos de emisividad espectral, y con ellos se evaluó el efecto de la radiación en la transferencia de calor para parámetros experimentales. Se consideró el fenómeno de convección de Rayleigh-Bénard y se determinaron los parámetros críticos en que la transferencia de calor cambia de conducción pura a convección predominante (Ra=1708, Nu=1). Por último, se propone un montaje experimental para evaluar y afinar el modelo analítico.