TRANSFERENCIA

 
Capitulo 3IMC 484
Metodología para el Análisis de laConducción del Calor
•Especificar la forma apropiada de laecuación de difusión del calor.•Obtener ladistribución detemperatura.•Aplicar laLey deFourierpara determinar elfluxdecalor.El caso más simples : Conducción1-D, enEstado EstablesinGeneraciónde EnergíaTérmica.•Tipos de Geometrías: – ParedPlana: Coordenadas rectangulares (
x ). El áreaperpendicular a la dirección de la transferencia de calor es constante(independiente de
x 
). – Cilindro: Conducción radial a través de la pared del tubo. – Capas Esféricas: Conducción radial a través de las capas de la esfera.

 
Capitulo 3IMC 484
ParedPlana
Considere la situación
unidimensional 
en laque una PARED PLANA separa dos fluidos adiferente temperatura,
sin generación de 
energía y enestadoestable•Temperatura es una función de x•El calor es transferido en la dirección xSe debe considerar•Convección del fluido caliente hacia la pared•Conducción a través de la pared•Convección de la pared al fluido frío
Se debe comenzar por determinar ladistribución de temperatura al interiorde la pared
q
x
1,
∞
T 
1,
s
T 
2,
s
T 
2,
∞
T 
xx=0x=L
11,
,
hT 
∞
22,
,
hT 
∞
FluidoCalienteFluidofrío

 Capitulo 3IMC 484
Distribución Temperatura
•A partir de la ecuación de difusión del calor en la dirección x para unacondición de estado estable, sin generación de energía :
 0
=⎟ ⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ 
dxdT k dxd 
•Condiciones de frontera:
2,1,
)(,)0(
ss
T  LT T T 
==
•Perfil de temperatura, considerando
 k
constante :
1,1,2,
)()(
sss
T  L xT T  xT 
+−=

La temperatura varia linealmente con
 x

Flux de calor(q”
x
) independiente de
 x

Tasa de transferencia de calor independientede
 x
•Flux de calor (
q” 
)•Tasa de transferencia de calor (
q
)
( )
2,1,
s s
T T  L kA dx dT  kAq
−=−=
( )
2,1,
"
 s s
T T  L k dx dT  kq
−=−=



1.2 CONDUCCION DE CALOR
La conducción de calor es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas, que tienden aigualar su temperatura o estado de excitación térmica.
1.3 CONDUCTIVIDAD TERMICA
La conductividad térmica es una propiedad de los materiales que dice cuan fácil es la conducción de calor a través de ellos. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los gases y en materiales iónicos y covalentes, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, quese denominan por eso aislantes térmicos. La conductividad térmica es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío elevado.

3. METODOS EXPERIMENTALES
3.1 PLACA PLANA
La técnica de medida de la conductividad térmica, que emplearemos en esta experiencia, se basa en la determinación experimental del flujo de calor que atraviesa la muestra situada en el soporte deexperimentación, que mantiene al foco térmico, Tc a la temperatura constante de ebullición del agua haciendo circular vapor a su través, y el foco frío a la temperatura de fusión, también del agua, mediante un bloque de hielo en fusión que se sitúa en contacto térmico con la otra cara de la muestra, Tf. Además habrá que determinar el área de contacto entre el hielo y la muestra. Por lo tanto,mediremos las siguientes variables:
Espesor de la muestra, h de fácil determinación con un pie de rey.
La superficie de contacto entre el hielo y la muestra, A. Se hallará a partir de la medida del diámetro del bloque al inicio y final de la experiencia para reducir el error cometido.
El flujo de calor, DQ/Dt, se determinará midiendo la masa de agua fundida en un intervalo de tiempo determinado. Estamedida se realizará en dos condiciones diferentes:
1.- Cuando el foco caliente esté a la temperatura ambiente.
2.- cuando el foco caliente está ya a la temperatura de ebullición.
La diferencia entre estas dos cantidades será realmente el flujo de calor intercambiado a través de las superficies paralelas del material.
Diferencia de temperaturas (Tc-Tf) entre el foco caliente y frío. Esta...