Principio de Mezclas y Propagacin del Calor

TRANSFERENCIA DE CALOR

Presentacin PowerPoint deCarlos Eduardo Castaeda Jerez.Lic. Electromecnico Ing. MecnicoEsp. Aprendizaje AutnomoDemostrar su comprensin de conduccin, conveccin y radiacin, y dar ejemplos.Resolver problemas de conductividad trmica con base en cantidad de calor, longitud de trayectoria, temperatura, rea y tiempo.Resolver problemas que involucran la tasa de radiacin y la emisividad de superficies.

Es cuando un cuerpo con mayor temperatura se la pasa al de menor temperatura.TRANSFERENCIA DE CALORCONVECCINEs el proceso por el cual se transfiere calor por medio de movimiento real de la masa del fluido.CONDUCCINEs cuando se transfiere el calor por colisiones entre las molculas de la regin mas caliente de un cuerpo.CONDUCTIVIDAD TRMICARADIACCINEs el proceso por el cual el calor se transfiere mediante ondas electromagnticas.EMISIVIDADConduccin: Esta forma de propagacin del calor, ocurre con sustancia slidas. Consiste en una transferencia de energa de vibracin entre las molculas que constituyen el sistema. Al calentar la barra, el calor se transmite hasta el otro extremo, partcula a partcula. La vibracin de una partcula transmite energa cintica a sus vecinas. De esta manera, el calor se propaga por la barra metlica.

Transferencia de calor

Cantidad de calor

Tiempo en segundos

Coeficiente de conductvidad trmica ver tabla

Area (m2)

Espesor

t1t2Dt = t2 - t1

Ej.1. La manija de la puerta de un congelador esta unida a este por medio de dos pernos de latn de 6mm de dimetro que la atraviesan toda la puerta y estn asegurados con tuercas en el interior. El interior del congelador se mantiene a -18C y la temperatura ambiente es de 18C. Si el espesor de la puerta es de 10cm y la conductividad trmica es de 2.6x10 Kcal/msC, encontrar el calor perdido por hora a travs de los pernos.-2 Datos:= 6mm= 6x10 mK= 2.6x10 Kcal/msCT1= -18CT2= 18CL= 10cm = 0.10m

-3-2Formulas:

T= (T2- T1)

H= Q/ = KA T/L

Desarrollo:A= 2[(3,1416)(3X10 m ) ]-32A= 56.55x10 m-62t= 18C - (-18C)T= 36CH= (2.6x10 Kcal/msC)-256.55x10 m (36C)-620.10mH = 5.29x10 Kcal/s-4

Ej.2: Una gran ventana de vidrio mide 2 m de ancho y 6 m de alto. La superficie interior est a 20 0C y la superficie exterior a 12 0C. Cuntos joules de calor pasan a travs de esta ventana en una hora? Suponga L = 1.5 cm y que k = 0.8 J/s m C0.

200C120CDt = t2 - t1 = 8 C00.015 mAQ = ?t = 1 hA = (2 m)(6 m) = 12 m2

Q = 18.432.000 JQ = 18432 KJEj.3: La pared de una planta congeladora est compuesta de 8 cm de tablero de corcho y 12 cm de concreto slido. La superficie interior est a -200C y la superficie exterior a +250C. Cul es la temperatura de la interfaz ti?

ti250C-200CHA8 cm 12 cmFlujo estacionario

0.075ti + 1.50C = 250C - titi = 21.90CConocer la temperatura de interfaz ti permite determinar la tasa de flujo de calor por unidad de rea, H/A.La cantidad H/A es igual para corcho o concreto:

ti250C-200CHA8 cm 12 cmFlujo estacionario

H/A es constante en el tiempo, de modo que diferentes k producen diferentes DtCorcho: Dt = 21.90C - (-200C) = 41.9 C0Concreto: Dt = 250C - 21.90C = 3.1 C0Dado que H/A es el mismo, elija slo concreto:

Radiacin: La energa calrica se puede transportar de un cuerpo a otro sin que haya contacto fsico entre ellos. Todos los cuerpos emiten energa por radiacin; la cantidad que irradian depende de la diferencia de temperatura entre el cuerpo y el ambiente. Corresponde a la transferencia de calor en forma de ondas electromagnticas. Cuando la energa trmica se propaga por radiacin, incluso puede hacerlo a travs del vaco a una velocidad de

RadiacinLa tasa de radiacin R es la energa emitida por unidad de rea por unidad de tiempo (potencia por unidad de rea).

Tasa de radiacin (W/m2):Emisividad, e : 0 > e > 10 cuerpos blancos1 cuerpos negrosConstante de Stefan-Boltzman: s = 5.67 x 10-8 W/m2K4

A Area en m2Tiempo en segundosTemperatura en KelvinEj.1: Una superficie esfrica de 12 cm de radio se calienta a 627 0C. La emisividad es 0.12. Qu potencia es radiada?

A = 0.181 m2 T = 627 + 273,15; T = 900,15 K

P = 808,55 WA6270CEncuentre potencia radiadaP = (0,12) (5.67 x 10-8 W/m2K4 (0,181m2)(900,15K) 4Conveccin: Al calentar un recipiente que contiene agua, el calor se propaga rpidamente por toda la masa del lquido; esto es debido a que, cuando el agua del fondo se calienta, disminuye su densidad y sube a la superficie, desplazando a las partculas de las zonas ms fras, que bajan. Se establecen corrientes de conveccin.La conveccin es la forma de transmisin de calor tanto en lquidos como en gases.

Las corrientes de conveccin constituyen la base de los sistemas para calentar y enfriar la mayora de las casas, al hervir los alimentos y en los interiores de los refrigeradores se forman corrientes de conveccin, debido a que el aire caliente tiende a subir y el aire frio mas denso tiende a bajar, por eso se conserva baja la temperatura en todo el interior del refrigerador, y es tambin la razn por la que los sistemas de aire acondicionado se instalan en la parte superior de las casas y edificios, para lograr mayor eficiencia.

H=velocidad de transferencia de calor (cal/s)Q=cantidad de calor (calora) =tiempo de transferencia de calor (segundos)h = coeficiente de conveccin (kal/m .s. C)A= Seccin transversal (rea m ) T= cambio de temperatura (diferencia de temperatura. C, F.)22Formula para calcular el calor transferido por conveccin. H=Q/ Q=hA T

Tubo h=1x10-3 (T/Diam)1/4 kal/m 2.s. C