Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Investigación en Energía. Programa de Estudio

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Clara Zúñiga Aguirre
hace 6 años
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1 Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Investigación en Energía Programa de Estudio Transferencia de Calor 5 10 Asignatura Clave Semestre Créditos Formación profesional Ciclo Física Área Asignatura: Horas: Total Horas: Obligatoria X Teóricas 4 Semana 6 Optativa Prácticas 2 16 semanas 96 Modalidad: Seriación obligatoria antecedente: Curso Teórico-Práctico Ninguna Seriación obligatoria consecuente: Ninguna Objetivos del curso: Conocerá la teoría de la transferencia de calor y aplicará los modelos correspondientes en la solución de problemas de ingeniería con énfasis en las energías renovables.

2 Temario No. Nombre Horas 1. Introducción 8 2. Conducción Convección Radiación 12 Subtotal 64 Prácticas de laboratorio 32 Total Introducción Objetivo: El alumno conocerá los mecanismos básicos de la transferencia de calor y sus aplicaciones en las energías renovables. Contenido: 1.1 Importancia de la transferencia de calor en las energías renovables 1.2 Revisión de conceptos básicos: calor, temperatura, calor específico 1.3 Mecanismos fundamentales de transferencia de calor Conducción, Ley de Fourier Convección Radiación 1.4 Transferencia de calor por mecanismos simultáneos 1.5 Metodología para el análisis y solución de problemas de transferencia de calor 2. Conducción Objetivo: El alumno conocerá los fundamentos y la deducción de la ecuación de conducción de calor y será capaz de resolver problemas en estado permanente y transitorio. Contenido: 2.1 Ecuación de conducción Requerimiento de conservación de la energía Ecuación de conducción en coordenadas cartesianas Ecuación de conducción en coordenadas cilíndricas y esféricas Condiciones de frontera e iniciales 2.2 Conducción unidimensional permanente Paredes delgadas Resistencia térmica Paredes compuestas Radio crítico de aislamiento Cuerpos con generación interna

3 2.2.6 Superficies extendidas 2.3 Conducción bidimensional permanente Soluciones analíticas por separación de variables Introducción a los métodos numéricos: diferencias finitas 2.4. Conducción unidimensional dependiente del tiempo Sólido de alta conductividad: modelo capacitivo Sólido semi-infinito Placa plana unidimensional Fusión y solidificación Método de diferencias finitas: método explícito e implícito 3. Convección Objetivo: El alumno comprenderá los fenómenos involucrados en la transferencia de calor cuando existe un fluido en movimiento y será capaz de encontrar soluciones de las ecuaciones de conservación y aplicarlas en situaciones específicas. Contenido 3.1 Modelo general de la convección: clasificación de la convección Ecuaciones de balance de masa, cantidad de movimiento y energía Teoría de capa límite Parámetros adimensionales 3.2 Convección Forzada Flujo externo - Flujo de capa límite sobre una pared plana (capa límite dinámica y térmica) - Flujo cruzado sobre cilindros - Bancos de tubos - Flujo sobre esferas Flujo interno - Flujo interno en ductos - Región de entrada y flujo desarrollado - Flujo laminar (flujos de Couette y Poiseuille, pared isotérmica) - Flujo turbulento - Flujo en espacios anulares 3.3 Convección natural Flujo externo - Flujo de capa límite sobre una pared isotérmica vertical - Flujo sobre paredes horizontales e inclinadas Flujo interno - Flujo entre paredes paralelas verticales - Flujo en cavidades rectangulares 3.4 Introducción a los intercambiadores de calor 4. Radiación Objetivo: El alumno comprenderá los fundamentos de la transferencia de calor por radiación y aplicará los conceptos básicos en la solución de problemas.

4 Contenido 4.1 Definiciones fundamentales 4.2 Radiación de cuerpo negro, distribución de Planck y Ley de Stefan-Boltzmann 4.3 Superficies grises difusivas 4.4 Ley de Kirchhoff 4.5 Transferencia de calor entre superficies 4.6 Medios participantes Bibliografía básica: Bejan A. Heat Transfer John Wiley & Sons, 1993 Incropera F. P., DeWitt D. P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer 5 th Edition John Wiley & Sons, 2002 Lienhard J. H IV / Lienhard J. H. V A Heat Transfer Textbook 3 rd Edition Phlogiston Press, 2004 Welty J. R., Wicks C E., Wilson R. E. Fundamentos de Trasnsferencia de Calor y Masa Limusa Wiley, 2001 Temas para los que se recomienda: Bibliografía complementaria: Cervantes, J. Fundamentos de Transferencia de Calor Fondo de Cultura Económica, 1999 Carlslaw H. S. Conduction of Heat in Solids Oxford University Press, 1956 Ecker R. & Drake M. R. Analysis of Heat Transfer McGraw-Hill, 1968 Kreith F. & Bohn M. S. Principios de transferencia de calor Thomson Learning, 2001 Temas para los que se recomienda: 2

5 Sugerencias didácticas: Exposición oral X Lecturas obligatorias X Exposición audiovisual X Trabajos de investigación X Ejercicios dentro de clase X Prácticas de taller o laboratorio X Ejercicios fuera del aula: X Prácticas de campo Seminarios X Otras: Uso de métodos modernos de enseñanza X Forma sugerida de evaluar: Exámenes parciales X Participación en clase X Exámenes finales X Asistencias a prácticas X Trabajos y tareas fuera del aula X Otras: Perfil profesiográfico de quienes pueden impartir la asignatura: Ingeniero, Físico o Matemático, preferentemente con grado de maestría o doctorado, con área de competencia y trabajo afín a la asignatura.

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