Notas de transferencia de energia

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

INSTITUTO DE CIENCIAS AGRICOLAS

NOTAS DEL CURSO:

TRANSFERENCIA DE CALOR




Dr. Gerardo Martínez Soto
M.C. J. Concepción Quiroz Ramírez
M.C. Adrían Flores Ortega




Diciembre, 2002




CONTENIDO
Página
UNIDAD 1. INTRODUCCION A LA TRANSFERENCIA DE CALOR 4
1. Introducción 5
2. Modos y leyes básicas de laTransferencia de Calor 7
1. Conducción 7
2. Convección 11
3. Radiación 14
3. Ley de la conservación de la energía 15
4. Ejercicios resueltos 18

UNIDAD 2. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION 23
1. Introducción 24
2. Transferencia de calor por conducción 25
2.2.1Ecuación general 25
2.2.2 Pared plana 28
2.2.3 Paredes compuestas 30
2.2.4 Cilindros 35
2.2.5. Cilindros compuestos 36
2.2.6 Radio crítico 37
2.2.7 Esferas 38
2.2.8 Esferas compuestas 39
2.2.9 Placa plana con generación de calor 40
2.2.10 Cilindro congeneración de calor 43
2.2.11 Superficies extendidas 45
2.3 Ejercicios resueltos 50

UNIDAD 3. TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN 55
1. Introducción 56
2. Transferencia de calor forzada 58
1. Tuberías (interior) 58
2. Exterior de diferentes geometrías 62
1. Placa plana63
2. Cilindro 63
3. Esfera 64
4. Batería de tubos 65
3.3 Transferencia de calor por convección natural 67
3.4 Ejercicios resueltos 72

UNIDAD 4. INTERCAMBIADORES DE CALOR 77
4.1 Introducción 78
4.2 Clasificación de los intercambiadores de calor78
4.3 Variables de un intercambiador de calor 81
4.4 Análisis de los intercambiadores de calor 85
4.4.1 Intercambiadores de calor de flujo paralelo 86
4.4.2 Intercambiadores de calor de flujo encontrado 90
4.4.3 Intercambiadores de calor de pasos múltiples 93
4.5 Eficiencia de un intercambiador de calor 99
4.6 Ejercicios resueltos105

Bibliografía 110



UNIDAD 1. INTRODUCCION A LA TRANSFERENCIA DE CALOR

5. Introducción
6. Modos y leyes básicas de la Transferencia de Calor
1. Conducción
2. Convección
3. Radiación
7. Ley de la conservación de la energía
8. Ejercicios resueltos


















UNIDAD 1. INTRODUCCION A LA TRANSFERENCIA DE CALOR1. Introducción

En el curso de termodinámica se estudió que la energía se puede transferir por las interacciones de un sistema con sus alrededores. Estas interacciones se llaman trabajo y calor. Sin embargo la termodinámica se enfoca al estado final del proceso durante el cual ocurre una interacción y no proporciona información relativa a la naturaleza de la interacción o la velocidad ala cual ocurre. En estas notas se pretende extender el análisis termodinámico a través de los mecanismos de la transferencia de calor y mediante el desarrollo de relaciones para calcular la velocidad de transferencia de calor.
La transferencia de calor es la energía en movimiento desde un punto a otro por virtud de una diferencia de temperaturas. El calentamiento y enfriamiento sonmanifestaciones de este fenómeno, el cual se utiliza en operaciones industriales y actividades domésticas. El incremento en los costos de energía y en algunos casos la disponibilidad inadecuada de la energía necesitará una elevada eficiencia en las operaciones de calentamiento y enfriamiento. Es necesario comprender los mecanismos del transporte de calor para reconocer las limitaciones de los sistemas de...