Transferencia de Calor en un Recinto Rectangular Inclinado y Particionado

Abstract

La geometría de recintos rectangulares inclinados ha recibido mucha atención en distintas aplicaciones ingenieriles, sin embargo la literatura disponible reporta escasos resultados numéricos en cuanto al estudio de la transferencia de calor en recintos separados por placas inclinadas, un resultado interesante sería determinar si la presencia de estas placas en el interior del recinto, aumenta o disminuye la transferencia de calor. Nuestro grupo de trabajo ha estudiado recientemente la transferencia de calor en recintos trapezoidales apilados separados por placas (Aramayo et al., 2006). El cálculo del número de Nusselt necesita de la elección apropiada de escalas de longitud y de salto de temperatura. Esto dificulta la obtención de una correlación Nu(Ra) ya que las superficies inferior, superior del recinto y las placas no son paralelas. Esta geometría posibilita la elección de distintas longitudes características, por ejemplo, las proyecciones verticales de los lados del trapecio. En el presente trabajo se ha simplificado la geometría anterior tomando placas paralelas a las superficies inferior y superior, lo que permite una mejor elección de la escala de longitud. Se estudia numéricamente la transferencia de calor en un recinto rectangular (de altura H y ancho L) inclinado, el cual se encuentra dividido por varias placas, que da lugar a distintos sub-dominios. Se considera las superficies laterales aisladas y se impone un salto de temperatura constante entre las superficies inferior y superior, mientras que las temperaturas de las placas internas están determinadas por el tipo de flujo desarrollado en el interior de los sub-dominios adyacentes. En este trabajo se pretende hallar la dependencia de Nu con el número de Rayleigh, la inclinación del recinto y la cantidad de sub- dominios. Para ello se ha variado el ángulo de inclinación desde 00 a 900, la razón de aspecto (L/H) entre 1 y 10, la cantidad de sub-dominios (uno a cuatro) y el número de Rayleigh desde 103 a 107. Una correlación general de Nu involucraría además la dependencia con la conductividad y espesor de las placas separadoras. Se encuentra que el mecanismo de transferencia de calor varía desde convección de Bénard a 00 hasta convección unicelular a 900, mientras que para ángulos intermedios ambos mecanismos compiten.