TRANSFERENCIA DE CALOR

Transferencia de Calor

Se puede definir como la transmisión de energía de una región a otras, como producto de la diferencia de T entre ellas. El flujo de calor se rige por una combinación de varias leyes físicas independientes.

Clasificación de Transferencia de Calor

CONDUCCION

RADIACION

CONVECCION

Mecanismos de Conducción Por este mecanismo el calor

puede ser conducido a través de sólidos, líquidos y gases.

La conducción se verifica mediante la transferencia de energía cinética entre moléculas adyacentes.

En la conducción la energía también se transfiere por medio de electrones libres, un proceso muy importante en el calentamiento de sólidos.

Aplicaciones Industriales

Transferencia a través de:

Paredes e Intercambiadores de calor.

Grageado

Granulado

Forjado de Acero

Congelados en Industrias de Alimentos.

Acondicionamiento de Aire.

Intercambiadores de calor

¿Como se verifica el proceso de Transferencia de Calor por

conducción? La conducción es un proceso mediante el cual fluye calor desde una región de alta temperatura a otra de baja temperatura, dentro de un medio determinado.

En estos procesos siempre se manifiesta un flujo continuo de calor de la región mas caliente a la mas fría.

Ley de Fourier para la conducción del calor

Permite cuantificar la rapidez del flujo de calor por conducción y establece que:

qk = - k A (dt/dx)

k: Conductividad térmica del material

Btu/h*pie*F Kcal/h*m*C

A: área transversal al flujo (pie2 ); (m2 )

dt/dx : Gradiente de temperatura (C/m) ; (F/pie)

PERFIL DE TEMPERATURA

Conductividad Térmica

La conductividad térmica depende de la naturaleza del material en el cual se este manifestando el proceso de transferencia de calor

k sólidos > k líquidos > k gases

1 BTU/(h pie ºF) = 4,1365x10-3 (cal/(s cm ºC))

1 BTU/(h pie ºF) = 1,73 073 (W/mºK)

Conductividad Térmica de metales

Metal Conductividad térmica K (W/m·K)

Aluminio 209.3

Acero 45

Cobre 389.6

Latón 85.5

Plata 418.7

Plomo 34.6

Conductividad Térmica de materiales aislantesMaterial Conductividad térmica K (W/m·K)

Asbesto 0,151 (0 ºC) 0,168 (37,8ºC) 0,190(93,3ºC)

Corcho 0,0433

Algodón 0,055 (0 ºC) 0,061 (37,8ºC) 0,068(93,3ºC)

Lana de Vidrio 0,030 (-6,7ºC) 0,0414 (37,8ºC) 0,0549 (93,3ºC)

Pino 0,151

Fibra aislante 0,048

Concreto 0, 762

Conducción a través de una placa

plana o pared, con k=cte

Se aplica la ley de Fourier qk = - k A (dt/dx)

T caliente T1 T fría T2

L

qk = - T / (L/A k)L/Ak : Resistencia Térmica

L/Ak = Rk

¿ Como se relaciona T con x ?

Existe una relacion lineal. T

T1

T2

0 X Distancia

--------------

qk = - T / (L/A k)

qk = - (T2- T1) / Rk

qk = Fuerza impulsora Resistencia

Mecanismos de Convección

La transferencia de Calor por convección implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscopicos de porciones calientes y frías de un gas o un liquido.

La eficiencia de transferencia de calor por convección depende básicamente de la eficiencia del movimiento del mezclado del fluido.

¿ Cómo se verifica el proceso de

Transferencia de Convección? El calor fluye primero por conducción desde la superficie hacia las partículas del fluido. La energía transferida servirá para incrementar la temperatura y la energía interna del fluido.

El mecanismo de transferencia en el fluido ocurre desde una región de alta temperatura hacia una zona de baja temperatura.

La energía se almacena en la partículas del fluido y se transporta como resultado del movimiento de masa.

Tipos de Convecciones

Se clasifican de acuerdo a como se induce el flujo:

CONVECCION FORZADA

CONVECCION LIBRE O NATURAL

Convección Forzada

Ocurre cuando se alimenta un flujo de fluido sobre una superficie sólida, por medio de una bomba o un ventilador.

Cuando el movimiento de mezclado es inducido por algún agente externo.

Ejemplo: Secado

Equipos de Secado

CAMARA DE SECADO

Mecanismos de Radiación La transferencia de Calor por radiación, es la transferencia de energía a través del espacio por medio de ondas electromagnéticas.

Corresponde al proceso en el cual el calor fluye desde un cuerpo de alta temperatura a un cuerpo de baja, cuando están separados por un espacio que puede ser el vacío (Hornos).

Este mecanismo ocurre a altas temperaturas.

No se requiere de un medio físico, para que exista radiación.

ESPECTRO DE RADIACION

MECANISMOS COMBINADOS