Fluidos

Intercambiadores de calor
Teoría

Pedro Fernández Díez

INDICE

I- PRINCIPIOS BASICOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Introducción

1

Transmisión de calor por conducción

2

Pared plana

3

Paredes planas en serie

4

Analogía eléctrica de la conducción

4

Paredes en paralelo

5

Resistencia de contacto

6

Conductividad térmica

7

Coeficientes deconductividad térmica para las aleaciones

8

Conductividad térmica en líquidos

9

Conductividad térmica de gases y vapores

10

Transmisión de calor por convección

11

Transmisión de calor por radiación

16

Mecanismos combinados de transmisión de calor

18

II- CONDUCCION DE CALOR EN REGIMEN ESTACIONARIO (I)
Introducción

21

Ecuación fundamental de la transmisión de calorpor conducción

22

Conducción en un cilindro sin generación de energía

24

Espesor de aislamiento crítico para un cilindro; número de Biot

26

Pared esférica sin generación de energía

28

Conducción monodimensional en régimen estacionario con generación de energía

30

Pared plana

30

Placa plana rodeada por un fluido convector

32

Pared cilíndrica

33

Paredcilíndrica rodeada con una vaina

34

III- CONDUCCION DE CALOR EN REGIMEN ESTACIONARIO (II)
Conducción de calor en función de dos o más variables independientes.- Método analítico

39

Conducción en régimen permanente en placas rectangulares

39

Placa rectangular con una distribución de temperatura dada en una arista y nula en las demás

41

Placa con un borde a temperaturauniforme

44

Placa rectangular con distribución de la temperatura en dos bordes opuestos

45

Distribución de temperaturas en más de una superficie de contorno

46

Condición de contorno de convección

47

Conducción en un cilindro circular de longitud finita
Tablas de Funciones de Bessel

48
51

Distribución de temperaturas en secciones rectangulares

53

Distribución detemperaturas en paralelepípedos

56

Distribución de temperaturas en cilindros

57

Distribución de temperaturas en tubos

59

Método gráfico

61

Factor de forma para la conducción para diferentes geometrías

62

Métodos numéricos

64

Método de relajación

67

Ecuaciones para los residuos en el caso de nudos en los límites

68

Método matricial

69

Técnicasde iteración

71

IV- CONDICION DE CONTORNO DE CONVECCION EN SOLIDOS INFINITOS
Introducción
Conducción transitoria en placa infinita
Conducción transitoria en un cilindro
Conducción transitoria en una esfera
Conducción transitoria en 2 y 3 dimensiones
Transmisión de calor por conducción en régimen transitorio con generación de calor E

73
76
81
85
89
90

V- CONDICION DECONTORNO ISOTERMICA EN SOLIDOS INFINITOS
Conducción transitoria en placa infinita con condición de contorno isotérmica
Conducción transitoria en pared cilíndrica infinita con condición de contorno isotérmica
Conducción transitoria en una esfera con condición de contorno isotérmica
Transmisión de calor por conducción en régimen transitorio con generación de calor E

97
103
107
109

VI-CONDUCCION DE CALOR TRANSITORIA EN SOLIDOS SEMIINFINITOS
Conducción transitoria en un sólido semiinfinito

111

Condición de contorno isotérmica en sólido semiinfinito

112

Condición de contorno de convección en sólido semiinfinito
Sólido semiinfinito sometido a un flujo térmico uniforme en su superficie
Sólido semiinfinito sometido a un pulso de energía en su superficie
Contacto entresólidos semiinfinitos
Sólido semiinfinito sometido a una variación periódica de su temperatura superficial

115
117
118
118
119

Conducción transitoria en un sólido con resistencia térmica despreciable

123

Pared que se calienta por una cara y se mantiene en contacto con un fluido por la otra

125

VII.- CONDUCCION TRANSITORIA DEL CALOR EN SOLIDOS FINITOS
Conducción transitoria...