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Análisis Dimensional: Problema térmico

MECÁNICA DE FLUIDOS I. Análisis Dimensional: Problema térmico. CASO DE ESTUDIO. THANKS GIVING DAY. MECÁNICA DE FLUIDOS I. PROBLEMA REAL. Asado de un pollo en horno convencional (no microondas ) para cuatro / cinco personas, con precalentamiento del horno a la temperatura deseada.

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Análisis Dimensional: Problema térmico

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Presentation Transcript

  1. MECÁNICA DE FLUIDOS I Análisis Dimensional: Problema térmico CASO DE ESTUDIO THANKS GIVING DAY E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  2. MECÁNICA DE FLUIDOS I PROBLEMA REAL Asado de un pollo en hornoconvencional (no microondas) paracuatro/cincopersonas, con precalentamiento del horno a la temperaturadeseada Objetivo : “en supunto”. Criteriosubjetivo; para el ponente: exterior tostado e interior a 65 - 75 C Resultados de campañas experimentales previas: Tiempo de cocción alrededor de 1 h 15 min, con horno a 185 C y ventilador/grill off para un pollo grandecito E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  3. MECÁNICA DE FLUIDOS I Especimen: Pollo de 2.4 kg (de granja) Condición de contorno: Temperatura constante en el exterior de 460 K (187 C). Convección nula, sin radiación (*). Interior: carne blanca. (*) Horno precalentado • Propiedades: • Densidad: 980 kg/m3 (**) • Calorespecífico: 2900 j/kg-K • Conductividadtérmica: 0.46 w/m-K (***) (**) Al ser de granja, la densidadesalgo superior a la media (menorcontenido en grasas) (***) Propiedadesfísicasconstantes, dependenciacon la temperaturapequeña E.T.S. Ingenieros Aeronáutico / EIAE

  4. MECÁNICA DE FLUIDOS I Resultados de código de volúmenesfinitos (unascuantascañas y horas de cálculodespués) E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  5. MECÁNICA DE FLUIDOS I Problemazo: 12 a 14 invitados. Pollo Masa: 2.4 kg Pavo Masa: 7.55 kg ¿Durante cuantotiempo he de cocinarloparacumplir “al punto”? Nota: el portátil se quedó en la oficina Nota: propiedadesfísicas carne pollo y pavosemejantes E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  6. MECÁNICA DE FLUIDOS I Planteamientodel problema. c.i.: T=Tamb c.c.: T=Thorno en la superficie (entra “L”) En el centroflujo de calornulo , c.i. Ecu. lineal en T En la superficie (L) c.c. En el centro En x/L fijo (el centro) La semejanzafísica dice queparatener la misma, se necesita el mismo  (cont …) E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  7. MECÁNICA DE FLUIDOS I Planteamientodel problema. (…cont.) La semejanzafísica dice queparatener la misma, se necesita el mismo  Si lasdensidades son iguales, Y para k y c constantes E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  8. MECÁNICA DE FLUIDOS I Resultados de simulación Resultados de simulación, escalados con masas E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  9. MECÁNICA DE FLUIDOS I ¿Que ocurre si se pone el ventilador? El escalado en masas no funciona; … algo se nosescapa E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  10. MECÁNICA DE FLUIDOS I Planteamientodel problema. II Efecto del ventilador c.i.: T=Tamb c.c.: Flujocalor en la superficie (entra “L”) En el centroflujo de calornulo , Cambia la condición de contorno respecto del de temperaturaconstante c.i. Ecu. lineal en T En la superficie (L) c.c. En el centro En x/L fijo (el centro) (cont …) E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  11. MECÁNICA DE FLUIDOS I Planteamientodel problema II. (…cont.) Efecto del ventilador La semejanzafísica dice queparatener la misma, se necesita el mismo  e igualBi (nº de Biot) Si lasdensidades son iguales, Y parak y cconstantes Todoigualque antes, perosí y sólosí, el número de Biot se mantiene E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  12. MECÁNICA DE FLUIDOS I Planteamientodel problema II. (…cont.) Efecto del ventilador ¡Ahorasí! E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  13. MECÁNICA DE FLUIDOS I Comparación con uno de los másprestigiososrecetarios de cocinacanadiense: Ref.1: Lucy Waverman, The Globe and Mail, Toronto E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  14. MECÁNICA DE FLUIDOS I Comparación con diversasfuentes Parte de lasdiscrepancias son debidas a la Tª de cocinado Otrasdebido a indefinición Tª en el interior (depende del gusto del cocinero, ~ 80 C) Thorno: 190-220C Thorno: 150-175C Círculoshuecos, presenteestudio (carne “crudita”) Círculosllenosrojos, estudio del M.I.T. E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  15. MECÁNICA DE FLUIDOS I Análisis del M.I.T. E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  16. MECÁNICA DE FLUIDOS I Análisis del M.I.T. • Análisis similar al realizadoen MF I. • Algunasdiscrepancias en propiedadesfísicas de la carne (conductividad en el MIT muyelevada, el calorespecíficopuede ser correcto). No afectan a la conclusión final. • Temperatura del hornomenor (mayor tiempo de cocción). E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

  17. MECÁNICA DE FLUIDOS I • Estapresentaciónestábasado en un ejemplopresentado en el libro: • TAMAÑO Y VIDA • McHamon y Bonner • Biblioteca Scientific American (Ed. Labor ,1983) E.T.S. Ingenieros Aeronáuticos / EIAE

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