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Título : EFECTO DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA FINITA EN LAS PAREDES DE UN MICROCANAL SOBRE LA CONVECCION DE CALOR EN UN FLUJO GASEOSO EN REGIMEN DE DESLIZAMIENTO: PROBLEMA CONJUGADO
Autor : DR. BAUTISTA GODÍNEZ, OSCAR ELADIO
M. EN C. ESCANDÓN COLIN, JUAN PABLO
ING. MACÍAS GONZÁLEZ, CÉSAR OCTAVIO
Palabras clave : CONDUCTIVIDAD TÉRMICA FINITA
CONVECCION DE CALOR EN UN FLUJO GASEOSO
Fecha de publicación : 21-feb-2011
Resumen : Abstract In this thesis we study the mechanics of heat transfer to micrometer scales present in a rectangular microchannel flat parallel plate which presents a profile of Poiseuille in slip regime. For this model the outer surface of the microchannel walls are under constant heat flux, using as cooling medium gas flow in single phase, conjugated Graetz problem. The approach of this model results in two regions: when studying the phenomenon of heat transfer by conduction in the region of the walls of the microchannel and the study of the phenomenon of heat transfer by convection in the inner region of the system, which is originated by the interaction of a gas flow with the walls. In the mathematical model approach to micrometer scales presents a profile of transient flow, ie, the transition from one continuum to molecular regime which is determined by the Knudsen number, which causes to be presented at interface region of solid - fluid sliding flow and subsequently the temperature jump in this area for which the boundary conditions to macroscopic scales are no longer valid and require reformulation, which in this case are used in conditions first-order boundary proposed by Maxwell and Smoluchowski for speed slide and the temperature jump, respectively. In the first part of this paper is an introduction to the topic, reviewing the many applications that have the microchannels and can be modeled as a system to micrometer scales considering dimensionless parameters that are involved in the governing equations in the flow fluids and heat transfer. In the second part presents the development of mathematical model describing the phenomenon of heat transfer to micrometer scales. First, an analysis of order of magnitude, vii then the equations of government in the region of the fluid and solid concluding with dimensionless equations for the conjugate problem using regular perturbation methods for their solution.
Descripción : Resumen En el presente trabajo de tesis se estudia la mecánica de transferencia de calor a escalas micrométricas presente en un microcanal rectangular de placas planas y paralelas donde se presenta un perfil de Poiseuille en régimen de deslizamiento. Para este modelo la superficie externa de las paredes del microcanal se encuentran sometidas a flujo de calor constante, utilizando como medio de enfriamiento un flujo gas en fase simple, problema conjugado de Graetz. El planteamiento de este modelo da lugar a dos regiones: cuando se estudia el fenómeno de transferencia de calor por conducción en la región de las paredes del microcanal y el estudio del fenómeno de transferencia de calor por convección en la región interna del sistema, que se origina como consecuencia de la interacción de un flujo de gas con las paredes. En el planteamiento del modelo matemático a escalas micrométricas se presenta un perfil de flujo en régimen transitorio, es decir; la transición de un medio continuo a uno en régimen molecular y que es determinado por el número de Knudsen, lo que origina que se presente en la región de interface sólido – fluido un flujo deslizante y como consecuencia el salto de temperatura en esta zona para lo cual las condiciones de frontera a escalas macroscópicas dejan de ser válidas y se requiere su reformulación, que para este caso se utilizan las condiciones en la frontera de primer orden propuestas por Maxwell y Smoluchowski para la velocidad de deslizamiento y el salto de temperatura respectivamente. En la primera parte del presente trabajo se hace una introducción al tema, haciendo una revisión de las múltiples aplicaciones que presentan los microcanales y como se puede modelar un sistema a escalas micrométricas considerando parámetros adimensionales que v se encuentran involucrados en las ecuaciones gobernantes en el flujo de fluidos y la transferencia de calor. En la segunda parte se presenta el desarrollo del modelo matemático que describe el fenómeno de transferencia de calor a escalas micrométricas. En primer lugar se realiza un análisis de orden de magnitud, después se presentan las ecuaciones de gobierno en la región del fluido y del sólido para finalmente concluir con las ecuaciones adimensionales para el problema conjugado utilizando métodos de perturbación regular para obtener su solución.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/14475
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