Cotas para la transmisión de calor turbulenta de los metales líquidos en conductos rectangulares calentados asimétricamente

Abstract

En este trabajo se explora un acotamiento del problema de la transmisión de calor para metales líquidos en conductos conformados por dos placas paralelas. El flujo se considera turbulento y está hidrodinámicamente desarrollado a la entrada de la primera región adiabática del conducto. El calentamiento se efectúa en una pared de la segunda región, permaneciendo la otra aislada. A la ecuación de la energía incluyendo el término de conducción molecular axial, se la incorporan dos patrones extremos de velocidad que sirven de cotas: uno uniforme y otro parabólico laminar. La simulación numérica del problema conjugado elíptico, se realiza por diferencias finitas utilizando volúmenes de control conjuntamente con el algoritmo de Thomas, TDMA, para la resolución del sistema de ecuaciones algebraicas. Los resultados numéricos, en términos del número de Nusselt, se presentan para dos casos caracterizados por Re = 7060 y 73620 y una gama amplia de Pr asociada a los metales líquidos. En general, la influencia que ejerce el mecanismo conductivo axial se manifiesta en un sensible descenso del número de Nusselt al inicio de la zona de entrada térmica. Los resultados que se apoyan en el acotamiento hidrodinámico muestran buena concordancia con los escasos datos experimentales reportados en la literatura. Este procedimiento basado en las cotas proporciona una gran simplificación al problema termohidráulico.

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