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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.