INTRODUCCION A LA TRANSMISION DE CALOR

Transcripción

1 INTODUCCION A A TANSMISION DE CAO.- Inoducción aa la ansmisión de calo es necesaio difeencia de emaua, ansmiiéndose el calo de los cueos de mayo emaua a los de meno. Mecanismos de ansmisión de calo: Conducción, en el ineio de los cueos. Convección, ene sólidos y fluidos. adiación, a avés de un fluido, o el vacío. Tansfeencia de masa; (sicomeía).

2 2.- Conducción (I) Ineio de los sólidos. Conducividad émica, (W / m ºC), (ablas) maca los conducoes y aines émicos, es función de la emaua del maeial Maeial (W / m ºC) Maeial (W / m ºC) Cobe (W / m ºC) Aluminio Caón Cemeno Cobe 204 0,4-0, Cocho Ganio Homigón (seco) adillo 0,04 3 0,28 0, K 273 K 400 K Difeenes casos ícos en efigeación y aie acondicionado.- aa una aed de conducividad émica a esisencia de conducción de la aed / A. A A 2

3 3 2.- aa una aed lana ecubiea de un aislane de conducividad, A A A A ; A A aa una ubeía cilíndica de conducividad émica a esisencia de conducción del ubo n ( e / i ) / 2 π. 2.- Conducción (II) ; ) i / e ( n ) i / e ( n π π 2 2

4 4 4.- aa una ubeía cilíndica odeada de una vaina aislane de conducividad, 5.- aa dos aedes en aalelo de áeas A y A 2 de maeial difeene, de igual esso,, cada una de ellas de difeene conducividad émica,, 2, Siendo la esisencia émica equivalene de las dos aedes. ; Conducción (III) ) i / e ( n ) / e ( n ) i / ( n π π π ; 2 ) i / e ( n + π

5 3.- Convección (I) Ene sólidos y fluidos. Coeficiene de ansmisión de calo sólido-fluido o coeficiene de convección, α (W / m 2 ºC); es vaiable con geomeía del sólido, la oienación, la naualeza del fluido y del io de convección. Exisen dos ios de convección: Fozada; el fluido en movimieno, una bomba, un venilado, vieno, coiene de agua, ec; α elevado. Naual, el fluido esá en eoso, α bajo. Dos ios de fluidos: Gases ienen un bajo α. íquidos oseen un α elevado. Evaoaciones y condensaciones, α más elevado, 5

6 3.- Convección (II) a ansmisión de calo aa una aed o una ubeía odeada o un fluido. A α f f A α c f ; udiéndose exesa el calo ansmiido en función de la esisencia de convección (c) ene el sólido y el fluido: c / α A Ene una suficie y un fluido, aa aumena la ansmisión de calo asa de conv. naual a fozada, incemenando el coeficiene α. Si el fluido es gas, se colocan aleas. 6

7 3.- Convección (III) Dificulad en calcula el coeficiene α, aa ello exise fomulación de caáce eximenal. Coelaciones de ASHAE convección naual aie: Suficies cilíndicas de diámeo exeio D (Si D < 0, m se oma D 0, m) osición veical: osición hoizonal: α,42 α,32 [ ] 0, 25 D [ ] 0, 25 D Suficies lanas; (Si ó H < 0, m se oma ó H 0, m) Ve, alua H: α,42 H Ho. anchua :Calo hacia abajo: Calo hacia aiba: α 0,59 α,32 [ ] 0, 25 [ ] 0, 25 [ ] 0, 25 7

8 4.- adiación Tansmisión de calo incluso en el vacío. a canidad de calo que abandona un cueo: emiido o σ ε A 4 σ 5, (W / m 2 K 4 ) ε es la emisividad suficial dende del colo Faco de foma F maca la osición elaiva de los cueos. emiido o e ineceado o 2 σ x A x F -2 x ( 4 24 ) F -2 engloba ε, ε 2, y la foma geoméica y su osición de los cueos. a adiación se desecia a emauas bajas, o no cuando un cueo iene una emaua elevada. Hay que ene en cuena que el cueo humano es muy sensible a las édidas/ganancias de calo o adiación. Coeficiene suficial de adiación (α ). De esa foma: a 2 α x A x ( 2 ) 8

9 5.- Mecanismos combinados de ansmisión de calo Nomalmene exise una combinación de conducción, convección y adiación. Alguno de los mecanismos uede se deseciable. aa una aed lana que seaa dos fluidos (adiación deseciable). fi ci fi ce fe ci fi fe + + ce ; aa aie acondicionado los efecos de la convección y los de la adiación de foma conjuna, la noma ISO aa ubeías hoizonales (0,25 < D < m): aa ubeías y aedes veicales: α A + 0,05 α B + 0,09 Suficie A B Aluminio billane 2,5 2,7 Aceo galvanizado sucio 5,3 5,5 9

10 6.- Coeficiene global de ansmisión de calo, K El coeficiene global de ansmisión de calo, K, es el inveso de la suma de esisencias émicas consideando un áea de ansmisión unidad: K engloba odas las esisencias émicas exisenes. Cuando se aa de un ubo, hay que hace efeencia si K esá efeido al áea ineio (K i ) o al áea exeio del ubo (K e ). El calo ansmiido queda en foma más simlificada: K A T 0

11 7.- esisencia de conaco y suciedad Dificula la ansmisión de calo. a esisencia de conaco es o la mala unión de dos suficies sólidas. Con el iemo se deosia suciedad (incusaciones) sobe las suficies afecando la ansfeencia de calo. a esisencia émica se deemina con ensayos Hay que minimiza y elimina las causas. a oxidación y la coosión son un oblema que hay que evia eliminando maeiales que iendan a ovocalas.

12 8.- Aislanes Maeiales con un coef. Conduc. Té. bajo os efecos de su insalación son: Disminui las édidas émicas. Evia emauas de conaco ligosas, caldeas, chimeneas, ubeías de agua caliene,... Evia la condensación sobe las suficies fías. 9.- Inecambiadoes de calo (I) Tansfei calo ene dos fluidos, con seaación física o medio de una aed. Fluido imaio el caliene, y fluido secundaio el fío 2. El aámeo incial es el calo inecambiado o oencia émica del inecambiado, T ; se coesonde con el calo que cede el fluido caliene. 2

13 9.- Inecambiadoes de calo (II) Se llama fluido monofásico, coniene sólo una fase, fluido bifásico el que coniene maeia y gaseosa. Flujos aalelos o en equicoiene; y conacoiene. Caudales caliene y fío, q y q 2 en m 3 /s Masas caliene y fía, m y m 2 en g/s a densidad de los fluidos, ρ y ρ 2 en g/m 3 El calo escífico de los fluidos caliene y fío, c y c 2 en W/g ºC a caacidad caloífica de los fluidos caliene y fío, C y C 2 en W/ºC, es el oduco de masas o el calo escífico 3

14 9.- Inecambiadoes de calo (III) Temauas caaceísicas, limian la osibilidad de inecambio émico: a emaua de enada del fluido caliene, en ºC a emaua de salida del fluido caliene, 2 en ºC a emaua de enada del fluido fío, 2 en ºC a emaua de salida del fluido fío, 22 en ºC edida de esión Tios de inecambiadoes de calo en A.A.: Cacasa y ubos lacas oaivos Flujos cuzados 4

15 9.- Inecambiadoes de calo (IV) Cacasa y ubos lacas oaivos Flujos cuzados 5