ejercicios tranferencia de calor

TRANSFERENCIA DE CALOR
















UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO
INGENIERIA ELECTROMECANICA
TUNJA
2013
TRANSFERENCIA DE CALOR









UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO
INGENIERIA ELECTROMECANICA
TUNJA
2013
OBJETIVOS


Conocer y saber diferenciar
Los conceptos de calor,
Temperatura y energía
Interna. Como también
Manejar las diferentes
Unidades que se usanpara
Medir el calor y la
Temperatura.

Comprender los principales
Efectos que el calor puede
Provocar sobre los cuerpos.


Explicar cómo se transmite el
Calor y las distintas formas
En que puede producirse.


Conocer el concepto de
Conductividad térmica, o
Capacidad de conducir el
Calor.

Clasificar a los cuerpos
Según su conductividad
Térmica.


Conocer aplicaciones deAlgunos materiales por su
Conductividad del calor.





JUSTIFICACIÓN



El conocimiento de las leyes de la termodinámica y de las propiedades termodinámicas de las sustancias es básico para el análisis de los procesos de transferencia de calor.
El conocimiento del comportamiento de los fluidos en movimiento es necesario para el análisis de la convección, de la condensación, de laebullición y de los intercambiadores de calor.
Los métodos experimentales para el estudio de la transferencia de calor, requiere de la aplicación del análisis dimensional.
La solución de muchos problemas de conducción requiere del uso de los métodos numéricos.



















INTRODUCCION


La forma de energía que se puede transferir de un sistema a otro como resultadode la diferencia de temperatura, se denomina “CALOR”.

Es necesario el estudio detallado acerca de la transferencia de calor, debido a que nos permite conocer, a diferencia de la termodinámica, la variación de la temperatura en el tiempo, indica la velocidad de transferencia de calor y por último señala el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio.

El requisito básico y necesario para queocurra la transferencia de calor, es la diferencia de temperatura; si no hay diferencia de temperatura entre dos “cuerpos” o dentro de un mismo “cuerpo” (sistema), no hay transferencia de calor. En comparación tenemos que la diferencia de voltaje origina el flujo de corriente eléctrica, y la diferencia de presión es necesaria para el flujo de fluidos, tenemos que la diferencia de temperatura es lafuerza impulsora para la transferencia de calor.

La transferencia de energía como calor siempre se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el de temperatura más baja, y la transferencia de calor se detiene cuando los dos medios alcanzan la misma temperatura. El calor se puede transferir en tres modos diferentes: conducción, convección y radiación.

EJERCICIOS

2-21partiendo de un balance de energía sobre un elemento rectangular de volumen, deduzca la ecuación unidimensional de conducción de calor de régimen transitorio para una pared plana, con conductividad térmica constante y sin generación de calor
Se considera un elemento delgado de espesor x en una pared plana grande. La densidad de la pared es , el calor específico es C, y el área de la pared normal ala dirección de transferencia de calor es A. En ausencia de cualquier generación de calor, un balance de energía en e t puede expresarse como:



Dónde:




Sustituyendo,



Dividiendo por A x da



Tomando el límite t como rendimientos






ya que, a partir de la definición de la derivada y la ley de Fourier de la conducción de calor,



2-23 partiendo de unbalance de energía sobre un elemento de energía de volumen con forma de casco esférico, deduzca la ecuación unidimensional de conducción de calor en régimen transitorio para una esfera con conductividad térmica constante y sin generación de calor.

2-23 Consideramos un elemento delgado cáscara esférica de espesor r en una esfera .La densidad de la esfera es , el calor específico es C, y la...