transferencia de calor


Universidad Tecnológica de San Luis Potosí

Nombre:
Martínez Lara Jose Luis



Grupo:
IMM 3.1



CAPITULO 3
CONDUCCION DEL CALOR EN ESTADO ESTABLE
En el análisis de transferencia de calor con frecuencia se tiene interés en la velocidad de esa transferencia a través de un medio, en condiciones y temperaturas superficiales estables. Este tipo de problemas se pueden resolver confacilidad sin la intervención de ecuaciones diferenciales, mediante la introducción de los conceptos de resistencia térmica, de manera análoga a los problemas sobre circuitos eléctricos. En este caso la resistencia térmica corresponde a la resistencia eléctrica, la diferencia de temperaturas a la tensión y la rapidez de transferencia de calor a la corriente eléctrica.

CAPITULO 3.1
CONDUCCION DECALOR EN ESTADO ESTABLE EN PAREDES PLANAS
Considere la conducción estable de calor a través de las paredes de una casa durante un día de invierno. Se sabe que pierde calor en forma continua hacia el exterior a través de la pared en la dirección normal a la superficie de esta y no tiene lugar alguna transferencia de calor significativa en ella en otras direcciones

El espesor pequeño de la paredHace que el gradiente de temperatura en esa dirección sea grande. Además, si las temperaturas del aire dentro y fuera de la casa permanecen constantes, entonces la transferencia de calor a través de la pared de una casa se puede considerar como estable y unidimensional. En este caso, la temperatura de la pared presentara dependencia solo en una dirección (es decir la dirección x) y se puedeexpresar como T(x).
Nótese que la transferencia de calores la única interacción de energía que interviene en este caso y no se tiene generación de calor, por lo tanto el balance de calor para la pared se puede expresar como.

Pero para la operación estacionaria, puesto que no ay cambio de temperatura en la pared con el tiempo en ningún punto.
Considere
L - espesor de la pared
K – conductividadtérmica promedio
T1 y T2 – temperaturas constantes
T(x) – conducción unidimensional del calor en estado estable
Entonces la ley de Fourier de la conducción de calor para la pared se puede expresar como.

Al separar la variable de la ecuación anterior e integrar desde x=0, donde T(o) =T1, hasta x = L, donde T (L) = T2, se obtiene

Al realizar las integraciones y reacomodar da


ELCONSEPTO DE RESISTENCIA TERMICA
La ecuación para conducción de calor a través de una pared plan a se puede reacomodar para tener

- Resistencia a la conducción
La ecuación antes dada para el flujo de calor es analog a la relación para el flujo de corriente eléctrica I, expresada como.

Donde:
- resistencia electrica
- conductividad eléctrica
V1 – V2 – diferencia de voltaje cruzada de laresistencia

RED DE RESISTENCIAS TERMICAS
Considere ahora el flujo de calor unidimensional en estado estacionario a través de una pared plana de espesor L, area A y conductividad térmica K que al ser expuesta a la convección sobre ambos lados hacia fluidos a las temperaturas con coeficientes de transferencia de calor , respectivamente Como en la figura. Si se supone que , la variación detemperatura será como en la figura. Note que la temperatura varia en forma lineal en la pared y tiende asintóticamente a en los fluidos a medida que se alejan de la pared.

En condiciones estacionarias se tiene

O sea

La cual se puede reacomodar como

Al sumar los numeradores y denominadores da






CAPITULO 3.2
RESISTENCIA TERMICA POR CONTACTO
El análisis de la conducción através de sólidos de capas múltiples, se supuso un contacto perfecto y ninguna caída de temperatura en dicha interface sin embargo esto no es así ya que a nivel microscópico se pueden observar que las superficies son ásperas.
Como resultado, una interface contendrá numerosas brechas de aire de tamaños variables que actúan como aislamientos debido a la baja conductividad térmica del aire. Por lo...