Modelización de la Transferencia de Calor de un Flujo Laminar a Través de un Cuerpo Cilíndrico

Abstract

Se estudió por modelización numérica la transferencia de calor de un flujo laminar de agua, el cual fluye a través de un cuerpo cilíndrico de longitud infinita que se encuentra a una temperatura constante y diferente a la del fluido. Se analizó la influencia de la velocidad de corriente libre y la temperatura del cuerpo sobre el número de Nusselt y el coeficiente pelicular de transferencia de calor. Se trabajó con un rango de velocidades entre 10e-4 – 10e-2 m/s, y un rango de temperaturas de pared entre 298,15 – 373,15 K. El menor tamaño del dominio que minimiza efectos de condiciones de contorno se encontró que es un dominio rectangular de 1 x 1 m, para diámetros de cilindros de 0,2 y 0,1 m. La simulación se realizó empleando el Método Elementos Finitos (MEF). Para el mismo no se consideraron los efectos de flotación y se asumió que las propiedades del fluido variaron con la temperatura. Los resultados del modelo se compararon con correlaciones de parámetros adimensionales reportados en bibliografía. Se encontró que el error relativo entre el modelo y los datos reportados son inferiores a 22 %.