Transferencia

Centro de Estudios Energéticos
Departamento de Ingeniería Mecánica
Dirección de Investigación y Postgrado
UNEXPO Vicerrectorado de Puerto Ordaz

Transferencia de Calor
Avanzada

Elaborado por: Prof. Edgar Gutiérrez, Ing. MSc.
http://edgar-gutierrez.blogspot.com/

Transferencia de Calor Avanzada

Centro de Estudios Energéticos
Departamento de Ingeniería Mecánica
Dirección deInvestigación y Postgrado
UNEXPO Vicerrectorado de Puerto Ordaz

Contenidos:
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Introducción a la Transferencia de Calor.
Conducción.
Radiación.
Convección.
Intercambiadores de Calor

Transferencia de Calor Avanzada

Centro de Estudios Energéticos
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Dirección de Investigación y Postgrado
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ConducciónUnidimensional Estacionaria.

Pared Plana sin Generación de Calor.
Consideraciones:
- Régimen estacionario.
- Conductividad térmica, k, es constante.
- No hay generación de calor (q´=0).
- El flujo de calor, solo en la dirección x. Esto se logra
cuando las temperatura T1 y T2 son uniforme y la
perdida de calor por los borde de la pared es
despreciable.
- Las CB son: T(0) = T1 y T(L) =T2.

T1  T2
x=0

x=L

x
k

La ecuación de conducción en coordenadas rectangulares se reduce a:
0
0
0
0
T   T    T    T 
c p
 k
  k
 y   z  k z   q´

t x  x  y 



Transferencia de Calor Avanzada

d 2T
0
2
dx

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Dirección de Investigación y Postgrado
UNEXPOVicerrectorado de Puerto Ordaz

Conducción Unidimensional Estacionaria.

Pared Plana sin Generación de Calor.
T1  T2

Integrando por primera vez, se tiene:

dT
 c1
dx

x=0

x

Integrando nuevamente:

k

T  c1 x  c2
Aplicando las CB:

T ( x  0)  T1
T ( x  L)  T2
La solución es:




x=L

T1  c1 (0)  c2

 c2  T1

T2  c1 ( L)  T1
x
T  T1  T1  T2
L

Transferencia de Calor Avanzada

T1  T2
 c1  
L

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Conducción Unidimensional Estacionaria.

Pared Plana sin Generación de Calor.
La intensidad de calor es:

dT
q x  k
  kc1
dx



qx

T1  T2 
k
L

Como sepuede observar, la intensidad de calor es constante a lo largo
de x, entonce, el flujo de calor será:


Q   q x dA  q x A
A



 kAT1  T2 
Q
L

El circuito térmico equivalen de la pared plana a
régimen estacionario y sin generación de calor es:

  T1  T2
Q
L
kA

L
Rt 
kA
Transferencia de Calor Avanzada


Q
L
kA

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Dirección de Investigación y Postgrado
UNEXPO Vicerrectorado de Puerto Ordaz

Conducción Unidimensional Estacionaria.

Pared Plana con Generación de Calor.
Consideraciones:
- Régimen estacionario.
- Conductividad térmica, k, es constante.
- Generación de calor uniforme (q´=ctte).
- El flujo de calor, solo en la dirección x.
- Las CB son: T(0) = T1 y T(L) = T2.T1  T2
q’
x=0

x
k

La ecuación de conducción en coordenadas
rectangulares se reduce a:
0

0

0

T   T    T    T 
c p
 k
  k
 y   z  k z   q´

t x  x  y 




Integrando por primera vez, se tiene:

d 2T
q'

2
dx
k

dT
q'
  x  c1
dx
k

Transferencia de Calor Avanzada

x=L

Centro de Estudios EnergéticosDepartamento de Ingeniería Mecánica
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UNEXPO Vicerrectorado de Puerto Ordaz

Conducción Unidimensional Estacionaria.

Pared Plana con Generación de Calor.
Integrando nuevamente:

T 

q' 2
x  c1 x  c2
2k

Aplicando las CB:

T ( x  0)  T1



T ( x  L)  T2



q'
(0) 2  c1 (0)  c2
 c2  T1
2k
q'
q' L T1  T2
T2   ( L)...