Identificación de regímenes y números adimensionales en la fusión de una grasa órgánica

Abstract

El propósito de este trabajo es la identificación de la escala y los regímenes básicos del proceso de fusión de un material de cambio de fase (grasa vacuna) en un recinto cerrado, calentado lateralmente con un flujo de calor constante. El análisis de la evolución temporal de la distribución de temperaturas medidas experimentalmente, en el interior de la sustancia, permite reconocer tres regímenes diferentes de transferencia de calor durante el proceso de fusión. En función de los parámetros físicos y térmicos conocidos de la sustancia se calculan los números de Prantl (Pr), Rayleigh (Ra), Stefan (Ste) y Nusselt (Nu) involucrados en las ecuaciones que describen transferencia térmica y dinámica del proceso. El orden del número de Rayleigh obtenido para las experiencias realizadas es de 107. El valor calculado del número de Prantl se corresponde con el de sustancias orgánicas. Los valores obtenidos del número de Nusselt permiten explicar la interacción entre la transferencia de energía conductiva y convectiva que se establecen y predominan en las diferentes etapas de la fusión de la grasa orgánica.

The purpose of this work is the identification of the scale and basic regimes of the melting process of a phase change material (beef fat) in a closed enclosure, heated laterally with a constant heat flow. The analysis of the temporal evolution of the experimentally measured temperatures distribution inside the substance allow to recognize three different heat transfer regimes during the fusion process. Depending on the known physical and thermal parameters of the substance, the Prantl (Pr), Rayleigh (Ra), Stefan (Ste) and Nusselt (Nu) numbers involved in the equations that describe thermal transfer and dynamics of the process are calculated. The order of the Rayleigh number obtained for the experiments carried out is 107 . The calculated value of the Prantl number corresponds to that of organic substances. The values obtained from the Nusselt number allow us to explain the interaction between the conductive and convective energy transfer that are established and predominate in the different stages of the fusion of organic fat.