Practica Transfe

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
Departamento de operaciones unitarias

Laboratorio de Transferencia de calor
Practica 1
Introducción

















Introducción

¿Cuáles son los tipos de energía que tiene un fluido en cualquier momento?
Energía cinética, potencial, gravitacional y de flujo
Transferencia de calor
Esta ley dela termodinámica ha sido utilizada en dispositivos como el termómetro para medir temperatura. A pesar de que el termómetro es primitivamente usado desde la época de Galileo, esta ley fue enunciada mucho después, por James Clerk Maxwell, y formulada como una ley posteriormente por Ralph Fouler.
La transferencia de calor se puede dar en sólidos, líquidos y gases tomando en cuenta que siempre va a ver unflujo de energía térmica del de mayor temperatura al de menor temperatura, y está asociada con el movimiento de las moléculas.
La conducción de calor en fluidos puede considerarse como transporte molecular de energía, puesto que el mecanismo fundamental es el movimiento de las moléculas constituyentes. La energía también puede transportarse por el movimiento global de un fluido, y entonces sedenomina transporte de energía convectiva; esta forma de transporte depende de la densidad del fluido.
La energía puede transmitirse por medio del transporte de energía radiada, que es bastante distinto en el sentido de que esta forma de transporte no requiere de un medio material como sí lo requieren la conducción y la convección.

Conducción del Calor
La conducción es la transferencia de calor, pormedio de la excitación molecular en el interior del material, sin ningún tipo de movimiento entre los objetos. Si un extremo de una barra de metal está a una temperatura más alta, entonces se transferirá energía hacia el extremo más frío, debido a las colisiones de partículas de alta velocidad con las más lentas, produciéndose una transferencia neta de energía hacia estas últimas. En unatransferencia entre dos superficies planas, como la pérdida de calor a través de las paredes de una casa, la tasa de transferencia de calor por conducción es:






Convección del Calor
La convección es la transferencia de calor por medio del movimiento de una masa fluida, tal como el aire o el agua. Cuando estos se calientan se mueven hacia fuera de la fuente de calor, transportando consigo la energía. Laconvección por encima de una superficie caliente ocurre porque, cuando se calienta el aire en contacto con la superficie, se expande, se hace menos denso, y se eleva (ver la ley de gas ideal). De igual manera, el agua caliente es menos densa que la fría y por tanto se eleva, originando corrientes de convección que transportan energía.




  
Donde:

Conductancia convectiva térmica unitaria ocoeficiente de transferencia de calor por convección en la interfase líquido-sólido.
A     Área superficial en contacto con el fluido  en m2
Ts     Temperatura de la superficie, K
Tf,¥     Temperatura del fluido no perturbado lejos de la superficie transmisora del calor



La convección también puede originar la circulación de un líquido, como en el calentamiento de una olla de agua sobre una llama. Elagua caliente se expande y se hace más ligera. El agua más fría, cerca de la superficie es más densa y desciende. Con ambos movimientos se forma un patrón de circulación, aunque no tan regular como sugiere la ilustración adjunta.



Radiación del calor

Por radiación la energía se transporta en forma de ondas electromagnéticas que se propagan a la velocidad de la luz. La radiación electromagnéticaque se considera aquí es la radiación térmica.
La cantidad de energía que abandona una superficie en forma de calor radiante depende de la temperatura absoluta y de la naturaleza de la superficie. Un radiador perfecto o cuerpo negro emite una cantidad de energía radiante de su superficie por unidad de tiempo qr dada por la ecuación

                                      






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