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ESCUELA DE INGENIERIA INDUSTRIAL

PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIOS
Tema 04: TRANSPORTE DE FLUIDOS Y TRANSFERENCIA DE CALOR
Segunda Parte : Transferencia de calor
Dr. José Luis Silva Villanueva
Abril del 2015

Referencias Bibliográficas:
Transmisión de Calor: Y.
Cengel
Problemas de Ingeniería
Química Tomo I: Ocón y Tojo

Introducción


Siempre que existe un gradiente de temperaturas en unsistema o
siempre que dos cuerpos con diferentes temperaturas se ponen en
contacto, se transfiere energía. Este proceso se conoce como
transferencia de calor. Desde el punto de vista de la Ingeniería, el
problema es determinar, dada una diferencia de temperatura, cuánto
calor se transfiere. En ese sentido, se reconocen tres modos distintos
de transferencia de calor: conducción, convección y radiación.En los
tres procesos la temperatura del sistema es una variable que depende
tanto de la posición como del tiempo T(r,t) y por lo tanto un análisis
matemático de esos procesos involucra ecuaciones diferenciales de
varias variables.

 http://www.ctaer.com/sites/default/files/i

mages/equivalencia.jpg

El coeficiente de convección depende de múltiples
parámetros relacionados con el flujodel fluido a
través del cual se da la convección:



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del tipo de convección (forzada o natural)
del régimen del fluido (laminar o turbulento)
de la velocidad del flujo
de la viscosidad del fluido,
de la densidad del fluido,
de la conductividad térmica del fluido,
del calor específico del fluido.
del coeficiente de dilatación del fluido,
de la forma de la superficie deintercambio
de la rugosidad de la superficie de intercambio
de su temperatura,
de si el derrame es interior o exterior,...

Valores aproximados de algunos coeficientes convectivos

 Un

intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos
medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte
esencial de los dispositivos de calefacción,refrigeración, acondicionamiento de aire,
producción de energía y procesamiento químico.

 Un

intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el fluido calo
portador, calentado por la acción del motor, se enfría por la corriente de aire que fluye sobre
él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

 Otro

ejemplo, es latransmisión de calor a través de un doble tubo concéntrico, en donde en
un tubo fluye un liquido caliente, mientras que por el otro tubo un fluido frio, produciéndose
la transferencia de calor, del fluido caliente al fluido frio.

Coeficiente global de transferencia de calor

Coeficiente global de transferencia de calor a través de una pared plana

d. Determinar el área de transferenciade calor, si U0 = 1200 Kcal/h.m2.°C

Problemas

3) La pared de un horno esta formada por una primera capa
de ladrillo refractario de 15 cm de espesor, sobre la que se
coloca otra de ladrillo de 10 cm de espesor, y finalmente
lleva una capa externa de chamota de 5 cm de espesor,
calcular:
a. Pérdida horaria de calor por conducción a su través, si
tiene una superficie de 5 m2 y las temperaturas dela cara
interna del ladrillo refractario y la externa de la chamota
son de 380°C y 65°C respectivamente,
b. Temperatura de la cara interna del ladrillo ordinario.
c. Temperatura de un punto medio de La sección media de la
chamota.
Valores de las conductividades medias del ladrillo refractario
del ladrillo ordinario y de la chamota son 0.85, 0.15 y 0.25
Kcal/m.h.°C

5) Un cambiador de calorconstruido por tubos
concéntricos tiene una longitud d total de 100 m.
Un gas caliente fluye por el tubo interno con
velocidad másica constante y se enfría de 230°C a
150°C.
Por
el
espacio
anular
fluye
en
contracorriente, con velocidad
másica también
constante, un gas que se calienta de 70°C a 150°C,
Después de atravesar 50 m de tubo el gas caliente
tiene una temperatura media de 190°C. Se intenta...