Papa

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Universidad de Chile Facultad de Ciencias F´ ısicas y Matem´ticas a Departamento de Ingenier´ Mec´nica ıa a

APUNTES PARA EL CURSO ME43B Transferencia de Calor

Profesor: Ram´n Frederick G. o Colaboraci´n: Sergio Courtin V. o

Oto˜ o 2006 n

´ Indice
1. 1.1. Definici´n de Transferencia de Calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.2. Ingenier´ T´rmica . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ıa e 1.3. Termodin´mica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a 1.4. Modos de transferencia de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Conducci´n, Ley de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . o 1.6. Ecuaci´n de Conservaci´n de Energ´ o Ecuaci´n del Calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o o ıa o 1.7. Formulaci´n General de Problemas de Conducci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o o 1.8. Procesos Transientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9. Procesos Permanentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10. Casos de Conducci´n Unidireccional Permanente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.11. Convecci´n en Ambas Caras de una Placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.12. Otras geometr´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ıas 1.13. Casos Simples en Geometr´ Cil´ ıaındrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.14. Sistemas con Generaci´n Interna de Calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.15. Superficies Extendidas (Aletas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.15.1. Aleta de Longitud Infinita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.15.2. Aleta deLargo Finito L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.15.3. Aleta con Temperatura Impuesta en Ambos Extremos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.15.4. Eficiencia de aletas (η ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.16. Fen´menos Transientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.16.1.Conducci´n Transiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.16.2. Conducci´n Unidireccional Transiente Sin Generaci´n Interna de Calor . . . . . . . . . o o 1.16.3. Extensi´n a 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 1.16.4. Conducci´n Transiente con Resistencia T´rmica Interna Despreciable . . . . . . . . . . o e 2.2.1. Intercambio de Calor Entre Dos Fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Balances T´rmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 2.3. Deducci´n de la Diferencia de Temperatura Media Logar´ o ıtmica . . . . . . . . . . . . . . . . . i 1 1 1 3 3 3 6 7 8 8 9 11 11 12 14 15 17 18 18 20 21 21 21 23 25 26 26 27 29

ME43B- Transferencia de Calor

ii

2.4. Convecci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.4.1. Como Procede la Convecci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.4.2. Forma Adimensional de las Ecuaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3. Flujo Externo: Capa L´ ımite Laminar Sobre PlacaPlana . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.4. Capa L´ ımite T´rmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 2.5. Convecci´n Forzada Interna: Tubos o Canales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.5.1. Flujo en Tubos o Canales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6. Otros Casos de Convecci´n Forzada . . . . . ....
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