FORMULARIO TRANSFERENCIA DE CALOR

Transferencia de calor

Formulario
CONCEPTO

EXPRESIONES

1. CONVECCIÓN

y

y

(Concepto general).

w(y)

w(y)
w(y)

Tf

qC

TS

Ty

Ty

Desarrollo de las capas limite de velocidad y térmica, en la
transferencia de calor por convección entre n flujo y una
superficie plana

⇒
El término "Convección" indica la transferencia
de calor entre una superficie y un-fluido en movimiento,
cuando éstos seencuentran a temperaturas diferentes. Por
consiguiente el mecanismo físico de la transferencia de
calor por convección - -implica difusión de energía debida
al movimiento caótico molecular mas la transferencia de
energía debido, Al movimiento másico.
⇒
La transferencia de calor por convección -se
clasifica en:
• "Convección natural", (Qc)n, (flujo del fluido debido a
variación de ρ).
• "Convecciónforzada", (Qc) f, (flujo de fluido inducido
por fuerzas externas)
(Qc)f > (Qc)n
⇒
La energía transferida por convección es en
general, "energía sensible del fluido". En procesos con
cambio de fase (ebullición condensación), en adición se
tiene transferencia de "calor latente".
⇒
La ley que gobierna este modo de transferencia
de calor, es la "Ley de enfriamiento de Newton".

[W ]
Qc = hcA(Ts − Tf )⎡ W
⎢

q c = hc(Ts − Tf )

⎣

(1.4)
⎤
M 2 ⎥⎦

(1.5)

⇒
El coeficiente de transferencia de calor-por
convección (he) depende de las condiciones de las capas
limite (geometría y -rugosidad de la superficie, naturaleza
del movimiento del fluido, y propiedades-de transporte).
Tabla (1.1) Valores típicos del coeficiente de
transferencia de calor por convección

hc

Procesos

(W / m 2 k)

Convecciónnatural.
Convección forzada.
Gases líquidos.
Convección con cambio de
fase:
ebullición
o
condensación.

5-25
25-250
50-20 000

259A

2 500-100 000

Transferencia de calor

Formulario
CONCEPTO

EXPRESIONES
Toda sustancia cuya superficie se encuentre a una
⇒
temperatura finita, emite ondas electromagnéticas.
⇒
En la ausencia de un medio intercurrente (vacío), el
calor neto entre dos superficies atemperaturas finitas diferentes,
será transferido por el modo "radiación térmica".
⇒
La emisión de radiación térmica, se atribuye a los
cambios en configuración de los electrones de los átomos
constituyentes de la materia de la superficie emisora. Esta
energía es transportada por ondas electromagnéticas y originadas
a expensas de la energía interna de la materia emisora. La
transferencia por radiacióntérmica se realiza con mayor
eficiencia en un vació.
⇒
El flujo máximo de calor, emitido por radiación
térmica (radiador ideal o "cuerpo negro"), está definido por la
"Ley de Stefan - Boltzmann"

2. RADIACION TERMICA
(Conceptos generales).

Emisión de radiación térmica desde una superficie (sólido,
líquido o gas) a una temperatura finita (Ts)

T1

[W ]

Q r = σA Ts 4

T2

q r = σ Ts 4 ⎡ W 2 ⎤
⎢⎣ m⎥⎦
La constante de Stefan – Boltzmann

[

σ = 5.67 × 10 −8 W / m 2 K 4

⇒
La radiación térmica emitida desde la superficie de una
sustancia real, será:

Intercambio neto de radiación térmica entre dos superficies a
temperaturas finitas diferentes.

[W ]

Qr = ε σ A Ts 4

⇒
La propiedad "emisividad" (E), indica la eficiencia de
emisión de una sustancia real, comparada con el radiador ideal.
⇒
Para elcaso en el que una superficie pequeña es
rodeada por otra mucha mayor, el intercambio neto de radiación
se determina mediante la expresión siguiente.

Área
Tf , hc
Alrededor
es (TA).

Intercambio
neto
de

qr

]

Transferenci
a de calor
por
qconvección
C

(

)

Qr = εAσ Ts4 − TA4 [W ]

(

)

qr = εAσ Ts4 − TA4 ⎡ W 2 ⎤
⎢⎣ m ⎥⎦

Superficie de emisividad (ε) y
área (A) a una temperatura (TS).

⇒Intercambio de radiación térmica entre una superficie pequeña y
otra mayor que la rodea completamente.

La expresión anterior también se puede expresar cono

Qr = hrA(Ts − TA )

qr = hr (Ts − TA )
⇒
es

[W ]

[W / m ]
2

El coeficiente de transferencia de calor por radiación

(

)[

hr = εσ(Ts + TA ) Ts 2 + TA 2 W / m 2 k

]

(hr) depende fuertemente de la temperatura.
⇒
Para el caso en el que...