Transferencia de Calor ING Roxsana Romero Enero 2013

Transcripción

1 Transferencia de Calor ING Roxsana Romero Enero 2013 ING Roxsana Romero 1

2 PLAN DE EVALUACIÓN Tema Tipo de Eval % Puntos Referencias 1.- Conducción unidimensional en estado estable Examen Escrito Taller Fundamentos de transferencia de calor. F. Incropera. Prentice Hall. 4ta. Edición 2.-Convección Examen Escrito Taller Transferencia de Calor. Hollman- CECSA. 2da. Edición, Intercambiadores de doble tubo y multitubos. Examen Taller Transferencia de Calor Yunus Cengel McGrawHill 2ª Edición ING Roxsana Romero 2

3 Transferencia de Calor La transferencia se define como el estudio de las velocidades a las cuales el calor se intercambia entre fuentes de calor y recibidores, tratados usualmente de manera independiente. ING Roxsana Romero 3

4 Transferencia de Calor Los procesos de transferencia de calor se relacionan con las razones de intercambio térmico, tales como las que ocurren en los equipos de transferencia de calor, tanto en la ingeniería mecánica como en los procesos químicos. ING Roxsana Romero 4

5 Transferencia de Calor La transferencia de calor suele ir acompañada de otras operaciones unitarias, tales como: el secado de maderas o alimentos, la destilación de alcohol, la quema de combustible y la evaporación. ING Roxsana Romero 5

6 Transferencia de Calor La transferencia de calor se verifica debido a la fuerza impulsora debido a una diferencia de temperatura por la cual el calor fluye de la región de alta temperatura a la de temperatura más baja. ING Roxsana Romero 6

7 Transferencia de Calor Un problema típico de procesos de transferencia de calor involucra: las razones a las cuales pueden transferirse debido a la naturaleza de los cuerpos y la cantidad de energía mecánica (física) que debe disiparse para facilitar la transferencia de calor. ING Roxsana Romero 7

8 Mecanismos de transferencia de calor La transferencia de calor puede verificarse por medio de uno o más de los tres mecanismos de Transferencia son : conducción, convección y/o radiación. ING Roxsana Romero 8

9 Conducción La conducción es el mecanismo de transferencia de calor debido a la interacción entre partículas adyacentes del medio. No se produce movimiento macroscópico de las mismas. Puede tener lugar en sólidos, líquidos y gases aunque es característica de los sólidos, puesto que en gases y líquidos siempre se producirá convección simultáneamente. ING Roxsana Romero 9

10 Conducción La transferencia de energía térmica o calor entre dos cuerpos diferentes por conducción o convección requiere el contacto directo de las moléculas de diferentes cuerpos, y se diferencian en que en la primera no hay movimiento macroscópico de materia mientras que en la segunda sí lo hay. ING Roxsana Romero 10

11 Conducción La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo o entre diferentes cuerpos en contacto por medio de transferencia de energía cinética de las partículas. ING Roxsana Romero 11

12 Conducción ING Roxsana Romero 12

13 Flujo de Calor Siempre que ocurre una transferencia interactúan dos factores, uno a favor de la transferencia denominada fuerza impulsora o diferencia de potencial y otra que se opone denominada resistencia, ING Roxsana Romero 13

14 Fourier Jean-Baptiste Joseph Fourier Matemático y Físico Francés ING Roxsana Romero 14

15 Ley de Fourier para la conducción de calor ING Roxsana Romero 15

16 Conductividad térmica La conductividad térmica es una propiedad del material e indica la cantidad de calor que fluirá a través de un área unitaria si el gradiente de temperatura es la unidad. Los materiales que tienen una alta conductividad térmica se llaman conductores, mientras que los materiales de baja conductividad se conocen como aislantes ING Roxsana Romero 16

17 Ley de Fourier para la conducción de calor La dirección en que se incrementa la distancia x es la dirección de flujo de calor. Ya que el calor fluye desde la región de alta temperatura hacia la región de baja temperatura, el flujo de calor será positivo cuando el gradiente de temperatura sea negativo ING Roxsana Romero 17

18 Paredes Planas La ley de Fourier, ecuación puede integrarse para el caso de transferencia de calor en estado estacionario a través de una pared plana con área de corte transversal constante A, donde la temperatura interior en el punto 1 es Tl y T2 es la temperatura del punto 2 a una distancia de x2 - x1 m. ING Roxsana Romero 18

19 Paredes Planas ING Roxsana Romero 19

20 GRACIAS POR SU ATENCIÓN ING Roxsana Romero 20