Transferencia de calor con cambio de fase

TRANSFERENCIA DE CALOR CON CAMBIO DE FASE

La condensación se produce cuando un vapor saturado que se pone en contacto con una superficie a menor temperatura, se enfría hasta que la temperatura se hace inferior a su temperatura de saturación.

Si el vapor es puro, la temperatura de saturación corresponde a la presión total; sise trata de una mezcla de vapor y gas no condensable, la temperatura de saturación corresponderá a la presión parcial del vapor

Las ecuaciones que rigen toda la mecánica de fluidos se obtienen por la aplicación de los principios de conservación de la mecánica y la termodinámica a un volumen fluido. Para generalizarlas usaremos el teorema del transporte de Reynolds y el teorema de la divergencia (o teorema de Gauss) para obtener las ecuaciones en una forma más útil para la formulación euleriana.

Las tres ecuaciones fundamentales son: la ecuación de continuidad, la ecuación de la cantidad de movimiento, y la ecuación de la conservación de la energía. Estas ecuaciones pueden darse en su formulación integral o en su forma diferencial, dependiendo del problema. A este conjunto de ecuaciones dadas en su forma diferencial también se le denomina ecuaciones de Navier-Stokes.

No existe una solución general a dicho conjunto de ecuaciones debido a su complejidad, por lo que para cada problema concreto de la mecánica de fluidos se estudian estas ecuaciones buscando simplificaciones que faciliten la resolución del problema. En algunos casos no es posible obtener una solución analítica, por lo que hemos de recurrir a soluciones numéricas generadas por ordenador. A esta rama de la mecánica de fluidos se la denomina mecánica de fluidos computacional.

6.1. DEFINICIONES.

Se entiende por ebullición la generación de vapor por calefacción de un líquido, descartándose su posible formación por mera descompresión súbita del mismo a temperatura conveniente. Se distinguirá según que la ebullición vaya acompañada de convección natural o forzada.

La curva de ebullición es ahora prácticamente la misma para temperatura de la superficie de calefacción creciente o decreciente.

Una vez que hemos visto la utilidad de las curvas de ebullición veremos el efecto de algunas variables sobre la ebullición.

Superficie de Calefacción. La naturaleza y condición de la superficie tiene gran influencia sobre el régimen de ebullición nucleada, mientras que apenas afecta al flujo de calor crítico y al régimen de ebullición con película.

En general cuanto más pulida sea una superficie, mayor deberá ser su temperatura para la ebullición nucleada.

Geometría del sistema. La ebullición nucleada no viene afectada por ésta, siempre que las dimensiones d la superficie de calefacción sean claramente superiores a las de las burbujas típicas y su situación tal que las burbujas puedan escapar de la misma.

Salvo en el caso de grandes superficies horizontales, la ebullición con película no se ve afectada por la geometría del sistema.

Presión. Para una cierta combinación, superficie de calefacción-líquido-flujo de calor, la sobrecalefacción de la primera ( Tp - Ts ) disminuye al aumentar la presión del sistema y el flujo de calor crítico alcanza su valor máximo para una presión 30% de la crítica del líquido.

Temperatura de la superficie. Aunque la temperatura de la superficie de calefacción varíe aleatoriamente, la curva de ebullición característica no varía.

Gas disuelto. Si el líquido contiene apreciable cantidad de gas disuelto, pueden formarse burbujas sobre la superficie de calefacción, incluso para valores negativos de su sobrecalefacción ( Tp - Ts ). En tal caso, dichas burbujas crecen

...