Calculadora Número de Fourier usando conductividad térmica

✖La conductividad térmica es la tasa de calor que pasa a través de un material específico, expresada como la cantidad de calor que fluye por unidad de tiempo a través de una unidad de área con un gradiente de temperatura de un grado por unidad de distancia.ⓘ Conductividad térmica [k]			+10% -10%
✖El tiempo característico es una estimación del orden de magnitud de la escala de tiempo de reacción de un sistema.ⓘ Tiempo característico [𝜏_c]			+10% -10%
✖La densidad de un cuerpo es la cantidad física que expresa la relación entre su masa y su volumen.ⓘ Densidad del cuerpo [ρ_B]			+10% -10%
✖La capacidad calorífica específica es el calor requerido para elevar la temperatura de la unidad de masa de una sustancia determinada en una cantidad determinada.ⓘ Capacidad calorífica específica [c]			+10% -10%
✖Dimensión característica es la relación entre el volumen y el área.ⓘ Dimensión característica [s]			+10% -10%

✖El número de Fourier es la relación entre la tasa de transporte por difusión o conducción y la tasa de almacenamiento de cantidades, donde la cantidad puede ser calor o materia.ⓘ Número de Fourier usando conductividad térmica [F_o]

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Fórmula

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Número de Fourier usando conductividad térmica

Fórmula

`"F"_{"o"} = (("k"*"𝜏"_{"c"})/("ρ"_{"B"}*"c"*("s"^2)))`

Ejemplo

`"0.005018"=(("2.15W/(m*K)"*"2.5s")/("15kg/m³"*"1.5J/(kg*K)"*(("6.9m")^2)))`

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Número de Fourier usando conductividad térmica Solución

PASO 0: Resumen del cálculo previo

Fórmula utilizada

Número de Fourier = ((Conductividad térmica*Tiempo característico)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*(Dimensión característica^2)))
F_o = ((k*𝜏_c)/(ρ_B*c*(s^2)))
Esta fórmula usa 6 Variables

Variables utilizadas

Número de Fourier - El número de Fourier es la relación entre la tasa de transporte por difusión o conducción y la tasa de almacenamiento de cantidades, donde la cantidad puede ser calor o materia.
Conductividad térmica - (Medido en Vatio por metro por K) - La conductividad térmica es la tasa de calor que pasa a través de un material específico, expresada como la cantidad de calor que fluye por unidad de tiempo a través de una unidad de área con un gradiente de temperatura de un grado por unidad de distancia.
Tiempo característico - (Medido en Segundo) - El tiempo característico es una estimación del orden de magnitud de la escala de tiempo de reacción de un sistema.
Densidad del cuerpo - (Medido en Kilogramo por metro cúbico) - La densidad de un cuerpo es la cantidad física que expresa la relación entre su masa y su volumen.
Capacidad calorífica específica - (Medido en Joule por kilogramo por K) - La capacidad calorífica específica es el calor requerido para elevar la temperatura de la unidad de masa de una sustancia determinada en una cantidad determinada.
Dimensión característica - (Medido en Metro) - Dimensión característica es la relación entre el volumen y el área.

PASO 1: Convierta la (s) entrada (s) a la unidad base

Conductividad térmica: 2.15 Vatio por metro por K --> 2.15 Vatio por metro por K No se requiere conversión
Tiempo característico: 2.5 Segundo --> 2.5 Segundo No se requiere conversión
Densidad del cuerpo: 15 Kilogramo por metro cúbico --> 15 Kilogramo por metro cúbico No se requiere conversión
Capacidad calorífica específica: 1.5 Joule por kilogramo por K --> 1.5 Joule por kilogramo por K No se requiere conversión
Dimensión característica: 6.9 Metro --> 6.9 Metro No se requiere conversión

PASO 2: Evaluar la fórmula

Sustituir valores de entrada en una fórmula

F_o = ((k*𝜏_c)/(ρ_B*c*(s^2))) --> ((2.15*2.5)/(15*1.5*(6.9^2)))

Evaluar ... ...

F_o = 0.00501762001446941

PASO 3: Convierta el resultado a la unidad de salida

0.00501762001446941 --> No se requiere conversión

RESPUESTA FINAL

0.00501762001446941 ≈ 0.005018 <-- Número de Fourier

(Cálculo completado en 00.021 segundos)

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Créditos

Creado por Ayush Gupta

Escuela Universitaria de Tecnología Química-USCT (GGSIPU), Nueva Delhi

¡Ayush Gupta ha creado esta calculadora y 300+ más calculadoras!

Verificada por Prerana Bakli

Universidad de Hawái en Mānoa (UH Manoa), Hawái, Estados Unidos

¡Prerana Bakli ha verificado esta calculadora y 1600+ más calculadoras!

< 18 Conducción de calor en estado no estacionario Calculadoras

Respuesta de temperatura del pulso de energía instantánea en un sólido semi infinito

Vamos Temperatura en cualquier momento T = Temperatura inicial del sólido+(Energía térmica/(Área*Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*(pi*Difusividad térmica*Tiempo constante)^(0.5)))*exp((-Profundidad del Sólido Semi Infinito^2)/(4*Difusividad térmica*Tiempo constante))

Temperatura inicial del cuerpo por el método de capacidad calorífica concentrada

Vamos Temperatura inicial del objeto = (Temperatura en cualquier momento T-Temperatura del fluido a granel)/ (exp((-Coeficiente de transferencia de calor*Área de superficie para convección*Tiempo constante)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto)))+Temperatura del fluido a granel

Temperatura del cuerpo por el método de capacidad calorífica concentrada

Vamos Temperatura en cualquier momento T = (exp((-Coeficiente de transferencia de calor*Área de superficie para convección*Tiempo constante)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto)) )*(Temperatura inicial del objeto-Temperatura del fluido a granel)+Temperatura del fluido a granel

Tiempo que tarda el objeto en calentarse o enfriarse mediante el método de capacidad calorífica concentrada

Vamos Tiempo constante = ((-Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto)/(Coeficiente de transferencia de calor*Área de superficie para convección))*ln((Temperatura en cualquier momento T-Temperatura del fluido a granel)/(Temperatura inicial del objeto-Temperatura del fluido a granel))

Respuesta de temperatura del pulso de energía instantánea en un sólido semi infinito en la superficie

Número de Fourier dado el coeficiente de transferencia de calor y la constante de tiempo

Vamos Número de Fourier = (Coeficiente de transferencia de calor*Área de superficie para convección*Tiempo constante)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto*Número de biota)

Número de Biot dado Coeficiente de Transferencia de Calor y Constante de Tiempo

Vamos Número de biota = (Coeficiente de transferencia de calor*Área de superficie para convección*Tiempo constante)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto*Número de Fourier)

Número de Fourier utilizando el número de Biot

Vamos Número de Fourier = (-1/(Número de biota))*ln((Temperatura en cualquier momento T-Temperatura del fluido a granel)/(Temperatura inicial del objeto-Temperatura del fluido a granel))

Número de biot usando el número de Fourier

Vamos Número de biota = (-1/Número de Fourier)*ln((Temperatura en cualquier momento T-Temperatura del fluido a granel)/(Temperatura inicial del objeto-Temperatura del fluido a granel))

Número de Biot dado Dimensión característica y Número de Fourier

Vamos Número de biota = (Coeficiente de transferencia de calor*Tiempo constante)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Dimensión característica*Número de Fourier)

Número de Fourier dado Característica Dimensión y Número de Biot

Vamos Número de Fourier = (Coeficiente de transferencia de calor*Tiempo constante)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Dimensión característica*Número de biota)

Constante de tiempo del sistema térmico

Vamos Tiempo constante = (Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto)/(Coeficiente de transferencia de calor*Área de superficie para convección)

Contenido inicial de energía interna del cuerpo en referencia a la temperatura ambiente

Vamos Contenido de energía inicial = Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto*(Temperatura inicial del sólido-Temperatura ambiente)

Número de Fourier usando conductividad térmica

Vamos Número de Fourier = ((Conductividad térmica*Tiempo característico)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*(Dimensión característica^2)))

Capacitancia del sistema térmico por el método de capacidad térmica concentrada

Vamos Capacidad del sistema térmico = Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*Volumen de objeto

Número de Biot utilizando el Coeficiente de Transferencia de Calor

Vamos Número de biota = (Coeficiente de transferencia de calor*Espesor de la pared )/Conductividad térmica

Conductividad Térmica dada Número de Biot

Vamos Conductividad térmica = (Coeficiente de transferencia de calor*Espesor de la pared )/Número de biota

Número de Fourier

Vamos Número de Fourier = (Difusividad térmica*Tiempo característico)/(Dimensión característica^2)

Número de Fourier usando conductividad térmica Fórmula

Número de Fourier = ((Conductividad térmica*Tiempo característico)/(Densidad del cuerpo*Capacidad calorífica específica*(Dimensión característica^2)))
F_o = ((k*𝜏_c)/(ρ_B*c*(s^2)))

¿Qué es la transferencia de calor en estado no estacionario?

La transferencia de calor en estado no estacionario se refiere al proceso de transferencia de calor en el que la temperatura de un sistema cambia con el tiempo. Este tipo de transferencia de calor puede ocurrir de diferentes formas, como conducción, convección y radiación. Ocurre en varios sistemas, incluidos materiales sólidos, fluidos y gases. La tasa de transferencia de calor en un estado no estacionario es directamente proporcional a la tasa de cambio de temperatura. Esto significa que la tasa de transferencia de calor no es constante y puede variar con el tiempo. Es un aspecto importante en el diseño y la optimización de los sistemas térmicos, y comprender este proceso es fundamental en muchas áreas de investigación, como la combustión, la electrónica y la industria aeroespacial.

¿Qué es el modelo de parámetros agrupados?

Las temperaturas interiores de algunos cuerpos permanecen esencialmente uniformes en todo momento durante un proceso de transferencia de calor. La temperatura de tales cuerpos es sólo una función del tiempo, T = T(t). El análisis de transferencia de calor basado en esta idealización se denomina análisis de sistema concentrado.

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