ESTADO NO ESTACIONARIO

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Estado no estacionario 



En algunas ocasiones la transferencia de calor implica un cambio en la temperatura de los materiales con el tiempo, es decir qué ahora la temperatura “T” dependerá no solamente de la posición “x”, si no que ahora del tiempo “t”. Hemos visto que un proceso se considera como estacionario cuando todas las variables del proceso T,P,F, Xi, son independientes del tiempo. Por lo tanto, si una de las variables del proceso depende del tiempo, el proceso es no estacionario. Lo que diría que el término d acumulación en la ecuación de balance de energía no es nulo.

El balance de energía se puede aplicar a diferentes escalas. Por ejemplo, a nivel molecular, microscopio o bien a nivel macroscópico. Este último nivel es el que nos interesa estudiarlo, y consiste en considerar una unidad de proceso como un sistema homogéneo.
En otras palabras, las temperaturas, presiones, densidades, ….., etc., No depende de la posición dentro del equipo.

La cantidad de calor absorbida o cedida puede utilizarse para producir:
Cambios o mantenimiento de temperatura Q=m.c.∆T.

  cambios de fase o de estado (T=CTE) Q=lambda.m

Las temperaturas varían en el tiempo, siendo en los diferentes puntos que componen el cuerpo. Si son iguales se hablaría de cambio homogéneo, pero si son diferentes se hablaría de cambio heterogéneo. Esto se predice a través del número de Biot
No=h.Lc/k  LC=V/A transferencia

En el cambio homogéneo sí el sistema está con el número de Biot <0.1-0.2 entonces se podría calcular los perfiles de temperatura como:
T2-Ta/T1-Ta= e (-hs.A/Cp.Ro.V).T
Dónde:
hs= coeficiente de transferencia de superficie
T1=temperatura inicial del cuerpo
T2=temperatura final del cuerpo
Ta= temperatura externa
Cp=calor específico del cuerpo
A=superficie del cuerpo
V=volumen del cuerpo
Ro=densidades del cuerpo
En el cambio heterogéneo sí el sistema está con el número de Biot >0.1-0.2 entonces se podría calcular los perfiles de temperatura como:
Por el número de Fourier (relación entre la velocidad de la conducción de calor y la velocidad del almacenamiento de energía)
Fo= (k/Cp.Ro.L^2).T

Alfa=(k/Cp.Ro)


Transmisión de calor en estado no estacionario 


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