Ensayo Sobre Tranferencia De Calor

PRIMER ENSAYO DE TRANSFERENCIA DE CALOR
INTRODUCCION
LA TRANSFERENCIA DE CALOR ES LA PARTE DE LA TERMODINAMICA QUE SE ENCARGA DE ESTUDIAR LA ENERGIA CALORIFICA EN TRANSITO DEBIDO A UNA DIFERENCIA DE TEMPERATURAS ENTRE DOS O MAS CUERPOS.

EXISTEN DIFERENTES TIPOS DE TRANSFERENCIAS DE CALOR:

CONDUCCION: CUANDO EXISTE UN GRADIENTE DE TEMPERATURA EN UN MEDIO ESTACIONARIO — QUE PUEDE SER UNSÓLIDO O UN FLUIDO — UTILIZAMOS EL TÉRMINO CONDUCCIÓN PARA REFERIMOS A LA TRANSFERENCIA DE CALOR QUE SE PRODUCIRÁ A TRAVÉS DEL MEDIO.

CONVECCION: EL TÉRMINO CONVECCIÓN SE REFIERE A LA TRANSFERENCIA DE CALOR QUE OCURRIRÁ ENTRE UNA SUPERFICIE Y UN FLUIDO EN MOVIMIENTO CUANDO ESTÁN A DIFERENTES TEMPERATURAS.

RADIACION: TODAS LAS SUPERFICIES CON TEMPERATURA FINITA EMITEN ENERGÍA EN FORMA DE ONDASELECTROMAGNÉTICAS. POR TANTO, EN AUSENCIA DE UN MEDIO, EXISTE UNA TRANSFERENCIA NETA DE CALOR POR RADIACIÓN ENTRE DOS SUPERFICIES A DIFERENTES TEMPERATURAS.

OBJETIVO
ADQUIRIR CONOCIMIENTOS Y HABILIDADES PARA EL ANALISIS Y SIMULACION DE PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR. PROPORCIONANDO LAS BASES PARA EL DISEÑO, INSTALACION Y MANTENIMIENTO DE SISTEMAS TERMICOS.

DESARROLLO
LEY DE CONDUCCION YECUACION GENERAL DE LA CONDUCCION DE CALOR
A LA MENCIÓN DE LA PALABRA CONDUCCIÓN DEBEMOS EVOCAR DE INMEDIATO CONCEPTOS DE ACTIVIDAD ATÓMICA Y MOLECULAR, PUES HAY PROCESOS EN ESTOS NIVELES QUE SUSTENTAN ESTE MODO DE TRANSFERENCIA DE CALOR. LA CONDUCCIÓN SE CONSIDERA COMO LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DE LAS PARTÍCULAS MÁS ENERGÉTICAS A LAS MENOS ENERGÉTICAS DE UNA SUSTANCIA DEBIDO A LASINTERACCIONES ENTRE LAS MISMAS. LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA POR CONDUCCIÓN DEBE OCURRIR ENTONCES EN LA DIRECCIÓN DE LA TEMPERATURA DECRECIENTE.
PARA LA CONDUCCIÓN DE CALOR, LA ECUACIÓN O MODELO SE CONOCE COMO LEY DE FOURIER
PARA PAREDES PLANAS UNIDIMENSIONALES, LAS CUALES TIENE UNA DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURA T(X), LA ECUACIÓN O MODELO SE EXPRESA COMO:
qx"=-kdTdx
EL FLUJO DE CALOR O TRANSFERENCIA DECALOR POR UNIDAD DE ÁREA X Q′′ (W/M2) ES LA VELOCIDAD CON QUE SE TRANSFIERE EL CALOR EN LA DIRECCIÓN X POR ÁREA UNITARIA PERPENDICULAR A LA DIRECCIÓN DE TRANSFERENCIA, Y ES PROPORCIONAL AL GRADIENTE DE TEMPERATURA, DT/DX EN ESTA DIRECCIÓN.
LA CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD, K, ES UNA PROPIEDAD DE TRANSPORTE CONOCIDA COMO CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (W/M⋅K) Y ES UNA CARACTERÍSTICA DEL MATERIAL DE LA PARED.EL SIGNO MENOS ES UNA CONSECUENCIA DEL HECHO DE QUE EL CALOR SE TRANSFIERE EN LA DIRECCIÓN DE LA TEMPERATURA DECRECIENTE.
EN LAS CONDICIONES DE ESTADO ESTABLE DONDE LA DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURA ES LINEAL, EL GRADIENTE DE TEMPERATURA SE EXPRESA COMO:
dTdx=T2-T1L
Y EL FLUJO DE CALOR ENTONCES ES:
qx"=-kT2-T1L

OBSERVE QUE ESTA ECUACIÓN PROPORCIONA UN FLUJO DE CALOR, ES DECIR, LA VELOCIDAD DELCALOR TRANSFERIDO POR UNIDAD DE ÁREA. EL CALOR TRANSFERIDO POR CONDUCCIÓN POR UNIDAD DE TIEMPO, QX(W), A TRAVÉS DE UNA PARED PLANA DE ÁREA A, ES ENTONCES EL PRODUCTO DEL FLUJO Y EL ÁREA, Q X = Q X ′′ ⋅ A.

LEY DE CONVECCION
EL MODO DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN SE COMPONE DE DOS MECANISMOS.
ADEMÁS DE LA TRANSFERENCIA DE ENERGÍA DEBIDA AL MOVIMIENTO MOLECULAR ALEATORIO (DIFUSIÓN), LAENERGÍA TAMBIÉN SE TRANSFIERE MEDIANTE EL MOVIMIENTO GLOBAL, O MACROSCÓPICO DEL FLUIDO. EL MOVIMIENTO DEL FLUIDO SE ASOCIA CON EL HECHO DE QUE, EN CUALQUIER INSTANTE, GRANDES NÚMEROS DE MOLÉCULAS SE MUEVEN DE FORMA COLECTIVA O COMO AGREGADOS. TAL MOVIMIENTO, EN PRESENCIA DE UN GRADIENTE DE TEMPERATURA, CONTRIBUYE A LA TRANSFERENCIA DE CALOR. COMO LAS MOLÉCULAS EN EL AGREGADO MANTIENEN SUMOVIMIENTO ALEATORIO, LA TRANSFERENCIA TOTAL DE CALOR SE DEBE ENTONCES A UNA SUPERPOSICIÓN DE TRANSPORTE DE ENERGÍA POR EL MOVIMIENTO ALEATORIO DE LAS MOLÉCULAS Y POR EL MOVIMIENTO GLOBAL DEL FLUIDO. SE ACOSTUMBRA UTILIZAR EL TÉRMINO CONVECCIÓN CUANDO SE HACE REFERENCIA A ESTE TRANSPORTE ACUMULADO Y EL TÉRMINO ADVECCIÓN CUANDO SE HABLA DEL TRANSPORTE DEBIDO AL MOVIMIENTO VOLUMÉTRICO DEL FLUIDO....