acería
el incremento en la temperatura superficial. En otro trabajo [ 37 ] se han reportado resultados de flujo calor obtenidos bajo otras condiciones y todos ellos se pueden expresar mediante la siguiente correlación,
( 4)
la cual provee una muy buena estimación para los flujos de calor medidos, como se muestra en la Figura 3. Esta correlación sugiere que el flujo de calor aumenta significativamente con el momentum del rocío, dado por el producto wu z, v
. Además, los valores de los exponentes de T w y d 30 indican un aumento importante del flujo de calor con la temperatura y una disminución con el aumento en el tamaño de las gotas.
Las temperaturas de Leidenfrost, T L
, mostradas en la Fig. 2 marcan la frontera entre el régimen de ebullición en transición y de ebullición en capa estable de vapor y fueron seleccionadas de la curva completa de ebullición( la cual comprendió temperaturas en el rango de ~ 60 º C a ~ 1180 ° C) como la temperatura a la cual se presenta el mínimo flujo de calor entre la temperatura correspondiente al flujo de calor crítico y al flujo de calor medido a la máxima temperatura. De la Figura 2 se puede concluir que en el caso de gotas que impactan casi normal a la superficie se presentan altos valores de T L y este comportamiento puede asociarse a que la alta velocidad de las gotas promueve el contacto íntimo con la superficie; gotas con un elevado momentum establecerán mejor contacto con la superficie evaporándose y formado gotas secundarias con el agua remanente. Por debajo de T L se presenta el régimen de ebullición en transición, bajo el cual coexisten zonas de producción de vapor con zonas de acumulación de agua. Por encima de T L desaparece la acumulación de agua y aparece una capa de vapor la cual tendrá que ser atravesada por las gotas para establecer contacto con la superficie. Como se verá en la Sección IV-B, contactos intermitentes se presentan también bajo el llamado régimen de capa de vapor. Al comparar las curvas de la Fig. 2 se evidencia que en la región externa del jet de niebla( x = 0.125 m con ángulo nominal de 57 º) los flujos de calor desde la superficie caliente presentan T L mayores que en la posición central a pesar de que las velocidades de las gotas son considerablemente bajas. Esto sugiere que las gotas en posiciones internas al moverse a posiciones externas aumentan la probabilidad de contacto con la superficie. La eficiencia de enfriamiento es la proporción del calor medido a la suma del calor sensible requerido para llevar el volumen del agua impactando desde la temperatura de impacto, T mist
, a la temperatura de saturación, T sat, más el calor latente de la evaporación, ∆H evap, si el vapor no es sobrecalentado, y está dada como,
Flujo de calor estimado-q s, MW / m 2
( 5)
los valores de los parámetros que aparecen en el denominador se listan en la Tabla II. La variación de ε q respecto de T w se muestra en la Fig. 4 para las posiciones x = 0 m y x = 0.125 m respectivamente, bajo las condiciones listadas en las leyendas. La gráfica revela que la eficiencia del rocío aumenta al disminuir w; mientras que para valores similares de w, ε q se incrementa al aumentar v z, v
, lo que sugiere que el arribo de gotas primarias con alto momentum promueve que las gotas establezcan contacto y se evaporen más eficientemente.
Flujo de calor estimado-q s
, kW / m 2o C
Fig. 3- Comparación entre flujo de calor medido y estimado mediante correlación( 4), para la boquilla W19822 operando bajo un amplio rango de condiciones en el régimen de capa de vapor. [ 37 ]
Tabla II. Propiedades de agua líquida
10 HIERRO yACERO / AIST MÉXICO
C p, d y r d
, capacidad calorífica y densidad del agua, respectivamente.
Eficiencia de transferencia de calor e
Temperatura de la superficie T w, o C
Fig. 4- Eficiencia de transferencia de calor como función de la temperatura para diferentes condiciones de operación y dos posiciones sobre el eje mayor de la huella de impacto.