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LA TRANSFERENCIA DE CALOR
CompetenciasDiferenciar las formas de transferencia de calor.Aplicar la transferencia de calor para los casos de conduccin y radiacin en casos reales.
Mecanismos de transferencia de calorConduccinConveccinRadiacin
CONDUCCINLa energa trmica se transfiere por colisiones moleculares a travs del medio material, de la temperatura mas alta a la temperatura mas baja. A nivel molecular, los tomos de las regiones mas calientes transmiten energa cintica a sus vecinos ms fros. Los tomos no se mueven.
20C50CqTambiente= 20CTambiente= 20C
Conduccin a travs de paredes planasT1T2ALk
q = Flujo de calorK = Conductividad trmicaA = Seccin transversalL = Espesor del materialT = Diferencia de temperatura.(J/s)= (W)(BTU/hr); (Kcal /hr)
ProblemaUna placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una seccin recta de 5 cm2. Una de las caras se halla a la temperatura de 150 C y la opuesta a 140 C. Calcular la cantidad de calor que se transmite por segundo. Nota: La conductividad trmica del hierro vale 0,115 cal/s.cm.C
ProblemaUna placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una seccin recta de 5 cm2.
Datos: L= 2cmA= 5 cm2
ProblemaUna placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una seccin recta de 5 cm2. Una de las caras se halla a la temperatura de 150 C y la opuesta a 140 C. Datos: L = 2cmA = 5 cm2T = -10C
ProblemaUna placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una seccin recta de 5 cm2. Una de las caras se halla a la temperatura de 150 C y la opuesta a 140 C. Calcular la cantidad de calor que se transmite por segundo. Nota: La conductividad trmica del hierro vale 0,115 cal/s.cm.C Datos: L = 2cmA = 5 cm2T = -10CK = 0,115 cal/s.cm.C
Datos: L = 2cmA = 5 cm2T = -10CK = 0,115 cal/s.cm.C
FormulaSolucin
EjercicioDetermine el flujo de calor en BTU/hK=0,4 BTU/hr.ft.F
70F0FA45010
CONVECCINLa energa trmica se transfiere mediante el movimiento real de un fluido, de mayor a menor densidad.
VaporAire
Conveccin libre o naturalVaporVaporConveccin forzada
AireVapor
Conveccin
FLUIDOLqslidoAT1T2q(J/s)= (W)(BTU/hr); (Kcal /hr)q = Flujo de calorh = Coeficiente superficialA = Seccin transversalT = Diferencia de temperatura.
EjercicioLa superficie exterior de una pared de 20 m2 permanece a una temperatura constante de 40C. La temperatura ambiente es de 15C. Determine el flujo de calor por conveccin (Kcal/h).LqParedAT1T2qaireNota: h = 29,3 Kcal/h.m2.C
EjercicioLa superficie exterior de una pared de 10 m2 permanece a una temperatura constante de 40C. La temperatura ambiente es de 15C. Determine el flujo de calor por conveccin (Kcal/h).Datos: A = 10 m2T = -25Ch = 29,3 Kcal/h.m2.C
FormulaSolucin
Datos: A = 10 m2T= -25Ch = 29,3 Kcal/h.m2.C
RADIACINRadiacinAbsorbidaTransmitidaReflejadaReflectividad + Absortividad + Transmitividad = 1Absortividad ~ Emisividad
RadiacinAbsortividad ~ EmisividadTAConsta de ondas electromagnticas emitidas por un slido, liquido o gas en virtud de su temperatura.q = Flujo de calor por radiacin. = Emisividad.= Cte. de Stefan Boltzman. 5,67x10-8 W/m2 K4A = rea de transferencia.T = Temperatura del cuerpo.
EjercicioQu potencia (W) radiar una superficie esfrica de plata de 10 cm de dimetro, s su temperatura es 527C. La emisividad de la superficie es 0,04?T
EjercicioQu potencia (W) radiar una superficie esfrica de plata de 10 cm de dimetro, s su temperatura es 527C. La emisividad de la superficie es 0,04?Datos: D= 10 cmT= 527C = 0,04
= Cte. de Stefan Boltzman = 5,67x10-8 W/m2 K4
FormulaSolucin
Datos: D= 10 cmT= 527C T=800 K = 0,04
= 5,67x10-8 W/m2 K4
Aplicaciones
Intercambiador de dos pasos
ContraflujoFlujosparalelos
Intercambiador tubular de flujo cruzadoIntercambiador de placas de flujo cruzadoFlujo cruzado
ReferenciasHalliday & Resnick, Jearl Walker (2011) FUNDAMENTALS OF PHYSICS, John Wiley & Sons, Inc 9th edition ISBN: 978-0-470-46911-8.
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