Tema1.3LabEnergíasolar

Materia: Transferencia de Calor Convección

Ing. Luis Guillermo Muñiz R.

Transferencia de

Calor

Convección

1.2.- Convección

Objetivo:

Conocer los mecanismos básicos de la

transferencia de calor por convección aplicados a

procesos termodinámicos y en sistemas de energía

solar térmica

I.- Mecanismos de Trasferencia de Calor

1.1- La transferencia de Calor y la Energía Solar

1.2- Conducción

1.3- Convección

1.4- Radiación

1.5- Problemas

1.6- El Sol y la Radiación

1.7- Cálculos

1.3- Convección


El mecanismo de transferencia de calor por CONVECCIÓN, es la

transferencia de energía con transferencia de masa.

Esto solo puede ocurrir en los FLUIDOS.

Ni en el vacío ni en los sólidos se da la convección.

Naturalmente para que exista convección en un Fluido, ya sea

Líquido o Gas, deberá éste estar confinado en algún elemento

sólido, y éste solo interviene en lo referente a la temperatura

diferente del Fluido.

escanear/CFD de la formación de remolinos de una placa - YouTube.flv

1.3- Convección


Si NO existe movimiento del

Fluido entonces no se produce la

convección.

Podrá tratarse del mecanismo de

Conducción a través de las

moléculas del Fluido pero sin

dislocarlas en relación a su

posición geométrica

1.3- Convección


Para calcular la transferencia de Energía por Convección tenemos:

Donde:

.h= Coeficiente Convectivo

As= Área del sólido que toca el fluido

Ts= Temperatura de la superficie del sólido

T = Temperatura promedio del Fluido

1.3- Convección


El Problema fundamental de la transferencia de calor por convección,

radica en encontrar el valor de “h”, ya que éste depende de varios

factores y no se localiza en tablas.

Es por ello que los métodos de cálculo para la transferencia de

calor por convección, se centren en encontrar la formulación

matemática de estas variables en función con “h”, por lo que se

recurre también a los números adimensionales.

1.3- Convección


La formulación matemática en función de los números

adimensionales que nos ayudan a calcular el coeficiente

convectívo son:

1.3- Convección


Además de las variables que intervienen en el cálculo del coeficiente

convectivo se debe de analizar el aspecto de la Velocidad y de las

formas geométricas.

Flujo Externo (Laminar / Turbulento)

1.3.1- Flujo Forzado

Flujo Interno (Laminar/Turbulento)

Flujo Externo (Laminar)

1.3.2- Flujo Natural

Flujo Interno (Recintos cerrados)

1.3- Convección


1.3.1.1- Convección Forzada Externa

Laminar

Turbulento

Pr > 0.60

0.60 < Pr < 60

5X105 < Rex < 1X107

1.3- Convección


1.3.1.1- Convección Forzada Externa

Combinado

0.60 < Pr < 60

5X105 < Rex < 1X107

Ecuación General

A través de cilindros y esferas

Las constantes C, m, n en Tablas

Superficies Isotérmicas


1.3.1.2- Convección Forzada Interna

1.3- Convección

Re < 2,300 Flujo Laminar

2,300 < Re < 10,000 Flujo Transición

Re > 10,000 Flujo Turbulento


1.3.1.2- Convección Forzada Interna

1.3- Convección


1.3.1.2- Convección Forzada

Interna Laminar

1.3- Convección

Región de Entrada Laminar


1.3.1.2- Convección Forzada Interna Turbulenta 1.3- Convección

Ecuación

Gnielinski 1976

0.5<Pr<2,000

3X103<Re>5X106

Factor de Fricción en

Tuberías


1.3.2.1- Convección Natural Externa 1.3- Convección


1.3.2.1- Convección Natural Externa

1.3- Convección



1.3- Convección



1.3- Convección



1.3- Convección

1.3- Convección

I.- Mecanismos de Trasferencia de Calor 1.3.2.2- Convección Interna

Recintos Cerrados Rectangulares Horizontales

1X104<RaL<4X105

4X105< RaL<1X107

+ Si la cantidad es negativa = 0

Aire

RaL< 108

1.3- Convección

I.- Mecanismos de Trasferencia de Calor 1.3.2.2- Convección Interna

Recintos Cerrados

Rectangulares Inclinados

1.3- Convección


1.3.2.2- Convección Interna

Recintos Cerrados

Rectangulares Verticales

1.3- Convección


1.3.2.2- Convección Interna

Recintos Cerrados

Rectangulares Verticales

Estudiar las correlaciones de MacGregor y Emery (1969)


1.3- Convección

1.-Determinar las

condiciones del problema

2.-Identificar las variables Ti, k, r,n, etc

3.-Seleccionar la Formula de Nu

Nu=CRemPrn

4.-Calcular h

h= Nu*k/Lc

5.- Calcular Q

Q= hA(Ts-Ta)

Resumen de Cálculo

Problemas.-

1.-Una tubería de ¾” de diámetro de hierro galvanizado se

encuentra en la azotea de una casa, transporta agua a 60°C en

una trayectoria de 10 metros. El gasto al día es de 200 litros.

Si la velocidad del aire es de 2 m/seg. con una temperatura de

15°C.

Calcular:

a) Cual es la pérdida de calor en ese tramo.

b) Cuanto gas L.P. se requiere para compensar esa pérdida de

energía

c) Si el costo del gas es de 12 pesos/kilogramo, determine el

costo de pérdida en un día, en un mes, en un año.

d) Se justifica colocar un aislamiento en la tubería de fibra de

vidrio? (Investigue cuanta fibra de vidrio colocaría en la

tubería y el espesor comercial de la mísma, así como el

costo).

Bibliografía

4.-http://www.e-renovables.es/categoria-colectores-solares.html

3.-http://gomyshop.info/hc/energia-solar-termica

1.- Transferencia de Calor Yunus Cengel McGraw Hill

2.- Transferencia de Calor A. F. Mills IRWIN

http://www.e-renovables.es/categoria-colectores-solares.html










http://gomyshop.info/hc/energia-solar-termica








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