Estudio del comportamiento de una sustancia de cambio de fase con condición de borde convectiva

Abstract

El proceso de fusión - solidificación, ha sido abordado con anterioridad, procurando soluciones a problemas de difusión con cambio de fase, cuando estando inicialmente solidas a la temperatura de fusión son sometidas a un flujo de calor por uno de sus laterales. Un flujo interesante es el convectivo, pues es la forma más realista de entrada o extracción de calor a la sustancia de cambio de fase. Dada esta condición de borde resulta interesante observar el comportamiento de la sustancia, cuando, en presencia de un frente de fusión inicial, cambia la temperatura en el borde expuesto al flujo, por influencia de este, así como el coeficiente de transferencia de calor entre ella y el medio ambiente. Se estudia el problema tipo Stefan a una fase, con frente de fusión inicial, cuando la sustancia es sometida a un flujo externo de tipo convectivo, teniendo en cuenta el cambio en el valor numérico del coeficiente de convección entre la pared y el material, como consecuencia del cambio de temperatura en este último. Se asume que el frente de fusión inicial es lineal, encontrándose a una cierta temperatura en el borde fijo (expuesto al ambiente) hasta la de cambio de fase en la frontera, analizándose para distintos valores iniciales de esta temperatura y una misma ambiente.