Análisis de Sustancias de Cambio de Fase con Frente de Fusión Inicial y Flujo Convectivo

Abstract

Se presenta el estudio del comportamiento de una sustancia de cambio de fase, en un medio semi infinito, con un frente de fusión inicial. El borde fijo, se encuentra expuesto a un flujo convectivo, por contacto con el medio circundante; el que inducirá el movimiento del frente de fusión inicial, produciendo un corrimiento del mismo hacia el extremo opuesto al que recibe el calor, cuya velocidad depende de dicho flujo. Se ha considerado que el perfil térmico inicial es lineal, mientras que el resto de la sustancia se encuentra sólida a la temperatura de fusión. Tal situación se corresponde con un problema de Stefan, en el que debe evaluarse simultáneamente el gradiente de temperatura en la fase líquida y el avance del frente de fusión. La temperatura de la sustancia en el borde expuesto se encuentra inicialmente en 20ºC, mientras que la del ambiente se mantiene fija, analizándose los casos en que ésta sea mayor o menor que la inicial en el borde expuesto. Los resultados muestran las diferencias existentes, ante el mismo salto térmico entre el medio y la temperatura en el borde fijo, cuando ésta última es menor o mayor que la del medio. Se realiza una comparación cuando no existe tal frente de fusión y la sustancia es sometida a las mismas condiciones externas.