Transferencia de calor

Instituto
TECNOLÓGICO DE S.L.P.

MATERIA
Transferencia de Calor

TEMA
UNIDAD I. Mecanismos Básicos de la Transferencia de Calor

1.1 Conducción
1.2 Convección
1.2.1 Radiacion, Radiación Cuerpo Negro, Radiación Cuerpo Gris
1.3 Analogía Eléctrica
1.4 Mecanismos Combinados de Transferencia de Calor

CATEDRÁTICO:
ING. ISMAEL PONCE SILVA

ALUMNO:CARRIZALES CERDA ALAN ULISES

ING. MECANICA

LUGAR
SOLEDAD DE GRACIANO SÁNCHEZ, S.L.P.

FECHA:
07 / SEPTIEMBRE / 2009

Introducción

La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura habiendo diferentes tipos como la conducción, convección, la radiación y los mecanismos combinados, el mecanismo de conducción térmicadepende fuertemente de la temperatura. Cuando un cuerpo, por ejemplo, un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica, también conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico y esto se puede comprobar con la analogía eléctrica otermoeléctrica.

Mecanismos Básicos de la Transferencia de Calor

1.1 Conducción

La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto por medio de ondas.
La fórmula que se usa paracalcular la cantidad de calor por conducción es la ley de Fourier. Lo que dice la ley de Fourier es lo siguiente:

En esta fórmula:
Q/t es la cantidad de calor transmitida por unidad de tiempo. (Flujo de calor ). Va en Kcal/seg o en Joule/seg. Acuérdate que 1 Kcal son 4186 Joule. Y Joule/seg es Watt, así que el flujo de calor en realidad es la potencia transmitida.
A es el área de la barra. Aveces en vez de una barra uno puede tener una pared o una ventana. En ese caso, A pasa a ser el área de la pared o de la ventana. El área va en la fórmula en m2.
T1 y T2 son las temperaturas en los extremos de la barra. Van en °C. Hay que ponerlas de manera que T1 –T2 dé + .
∆X es la longitud de la barra o el espesor de la pared. Va en metros.
K es lo que se llama CONDUCTIBILIDAD DELMATERIAL. Es un coeficiente que da una idea de con qué rapidez se transmite el calor en ese material.
K es distinto para cada substancia. Si K es grande, el objeto será buen conductor del calor.(Los metales, por ejemplo). Las unidades del coeficiente de conductibilidad térmica son:

1.2 Convección

Es el flujo de calor mediante corrientes dentro de un fluido (líquido o gaseoso). La convección es eldesplazamiento de masas de algún líquido o gas. Cuando una masa de un fluido se calienta al estar en contacto con una superficie caliente, sus moléculas se separan y se dispersan, causando que la masa del fluido llegue a ser menos densa. Cuando llega a ser menos denso se desplazará hacia arriba u horizontalmente hacia una región fría, mientras que las masas menos calientes, pero más densas, delfluido descenderán o se moverán en un sentido opuesto al del movimiento de la masa más caliente (el volumen de fluido menos caliente es desplazado por el volumen más caliente).
Por ejemplo, cuando calentamos agua en una estufa, el volumen de agua en el fondo de la olla adquirirá el calor por conducción desde el metal de la olla y se hará menos denso. Entonces, al ser menos denso, semoverá hacia la superficie del agua y desplazará a la masa superior menos caliente y más densa hacia el fondo de la olla.
La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:
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Donde h es el coeficiente de convección (ó coeficiente de película), As es el área del cuerpo en contacto con el fluido, Ts es la temperatura en la superficie...