tema 2 calor 2015
DESCRIPTION
termodinamicaTRANSCRIPT
Transferencia de Calor
Calor sensible y latente
Medida y registro de la temperatura
Mecanismos de transmisión : conducción, radiación, convección
Coeficientes individuales y globales de transferencia de calor
Vapor : producción, tipos, propiedades
Tipos de intercambiadores de calor utilizados en la industria farmacéutica y alimentaria
Calentamiento por microondas
Principios Generales de refrigeración por compresión
TRANSFERENCIA DE CALOR
Flujo de energía de un cuerpo a otro cuando existe una diferencia de temperatura, siendo el resultado del movimiento molecular y produciéndose en dirección del cuerpo más caliente al más frío, a una velocidad que depende de la diferencia de temperatura y de la resistencia que ofrece el medio al flujo del calor. La transferencia cesa en el momento en que el movimiento molecular de los cuerpos se hace igual.
BTU British
Thermal
UnitCantidad de calor requerido para aumentar en 1º
F
la temperatura de 1lb de agua a la presión atmosférica (61 -
62 º
F).
CALORIA Cantidad de energía requerida para aumentar en 1º
C la temperatura de 1 gramo de agua a la presión atmosférica (14.5 –
15.5 º
C)
1 BTU= 252 cal = 0,252 Kcal.
Capacidad Calórica (Cp):
Cantidad de calor necesario (calorías, BTU), para provocar un aumento de temperatura de 1(º
C, º
F)
a cierta masa de agua.
Cp agua = 1 cal/g º C = 1 BTU/1lb º F
Calor Especifico (C):
Capacidad calórica de una sustancia comparada con la del agua.
Clases de Calor:
•Sensible: Asociado con cambios de temperatura
•Latente: Asociado con cambios de estado (no hay cambios de T ).
http://thermo.sdsu.edu/TEST-Espanol/testhome/Test/problems/chapter03/chapter03.html
Calor Sensible
: Calor relacionado con cambios de temperaturaQ sensible : m Cp
ΔT
Calor Latente
: Calor relacionado con cambios de estadoQ latente = m λ. La temperatura durante los cambios de estado permanece constante
Calor Latente de Evaporación: Calor que hay que suministrar a unidad de masa de agua a Teb
para que se transforme en
vapor
Calor Latente de Condensación: Calor que hay que retirar de una unidad de masa de vapor a la Teb
para que se transforme
en liquido.
Calor Latente de Fusión: ( Sólido –
Líquido )
Calor Latente de Solidificación: ( Líquido –
sólido )
Fuente : http://www.monografias.com/trabajos34/calor-termodinamica/Image2188.gif
Formas de Transferencias de Calor
Diagrama de la relación entrela temperatura y elcalor suministradoal pasar una unidad de masa de agua sólida a 0 °C a vaporsobrecalentado a presión atmosférica
Transmisión de Calor:
• Fuerza motriz : ∆
T • Resistencia al flujo : R• Velocidad de transmisión de calor :
Q = ∆ T/R
Conducción: Se intercambia directamente energía molecular
desde la sustancia mas caliente a la mas fría, cediendo las moléculas de mayor energía parte de ella a las de menor energía.
Convección:Transmisión de calor por el movimiento
macroscópico del fluido. Tipos:Convección Natural: Movimiento por diferencia de densidad
Convección Forzada: Movimiento por causas externas (agitación o bomba)
Radiación:Transmisión de calor por medio de ondas
electromagnéticas
CONDUCCIÓN: Flujo de calor a través de medios sólidos por la vibración interna de las moléculas y de los electrones libres y por choques entre ellas.Las moléculas y los electrones libres de la fracción de un sistema con temperatura alta vibran con más intensidadque las moléculas de otras regiones del mismo o de otros sistemas en contacto con temperaturas más bajas.
Las moléculas con una velocidad más alta chocan con las moléculas menos excitadas y transfieren parte de su energía a las moléculascon menos energía en las regiones más frías del sistema.
Las moléculas que absorben el excedente de energía también adquirirán una mayor velocidad vibratoria y generarán más calor(energía potencial -absorbe calor-
<--> energía cinética -emite calor).
Transferencia de Calor por Conducción:
Ley de Fourier
Flujo de calor = K x
diferencia de temperaturaLongitud
Q = K ( ∆
T ) = K A ( T1 -
T2 ) A ∆X
∆X
K = Conductividad térmica
∆X
T1
T2
Área
Conducción : Transmisión de calor de una partea otra del mismo cuerpo o de dos cuerpos que seencuentran en contacto físico, sin que tengalugar un desplazamiento significativo de laspartículas
Q /A = ∆T/ R
Siendo R = ∆X/K
Resistencias Térmicas en Serie
R1R2 R3
T1
T2T3 T4
Q
X1 X2 X3
Q = K1
A (T1
– T2
) ; ∆
T1
= T1
– T2
= X1 Q
X1 K1
A
Q = K2
A (T3
– T2
) ; ∆
T2
= T3
– T2
= X2 Q
X2 K2
A
ΔT
R
Q /A = ∆T/ R
Q T1-T4
ΣX/K= =A
Resistencias Térmicas en Serie
R1R2 R3
T1
T2T3 T4
Q
X1 X2 X3
Q = K3
A (T3
– T4
) ; ∆
T3
= T3
– T4
= X3 Q
X3 K3
A
∆
T = T1
-T4
= X1
K1
A+
X2
K2
A+
X3
K3
AQ
Q =T1-T4
ΣX/KA=
ΔT
RR1
R2 R3
T2T3 T4
Q
X1 X2 X3
Resistencias Térmicas en Serie
R1
= X1
K1
A
R2
= X2
K2
AR3
= X3
K3
A
X1
K1
A+
X2
K2
A+
X3
K3
AQ∆
T = T1
-T4 =
Q = T1
– T4
Σ ( X / KA)= ∆
T
Rt= Fuerza Motriz
Resistencia
K = Conductividad térmica
Kcal / h m º C ; BTU / h pie º F ; W / mK
K metales > K no metales > K líquidos > K gases
Metales 40 – 400 Kcal. / m h º C
Alimentos 0.5 “
Alimentos congelados 2.0 “
Sustancias no metálicas 10 - 15 “
Material aislantes 0.04 “
Transferencia de Calor por Convección
o Transmisión de calor entre un punto y otro de un fluido; entre un fluido y un sólido, o entre dos fluidos graciasal movimiento o mezcla de los fluidos considerados.
o Si el movimiento se debe únicamente a las diferencias dedensidades producidas por las diferencias de temperatura, el mecanismo recibe el nombre de convecciconveccióón natural,n natural,y si el movimiento se favorece por procedimientos mecánicos, se denomina convecciconveccióón forzada.n forzada.
Q = h A ∆T
Transferencia de Calor por Convección (Newton)
Q/A = ∆T
/ (1/h)
Q/A = ∆T/ R
Siendo R = 1/h
Transferencia de Calor por ConvecciónConvección Natural
Convección Forzada
Evaluación del coeficiente de transferencia de calor por convección ( h c )
Factores:
1.-
De las propiedades físicas que afectan el flujo:
Viscosidad ( µ
)
Densidad ( ρ
)
2.-
De las propiedades térmicas del fluido:
Calor especifico ( C p
)
Conductividad ( K )
3.-
De las dimensiones de la superficie de transferencia de calor:
Longitud (l)
Diámetro ( D )
4.-
De la velocidad del fluido sobre la superficie de transferencia:
Velocidad ( v )
5.-
De la diferencia de temperatura ( ∆
T )
6.-
Del coeficiente de expansión cúbica ( ß
)
7.-
De la aceleración de la gravedad ( g )
Q = f
(µ, ρ, C p, k, l, v, , ∆
T, β, g
)
Números Adimensionales:
NUSSEL ( N u ) = ( h c
D/ k ) ;
GRASHOF ( G r) = D3
ρ2 g ∆
T / µ2 ;
PRANDTL ( Pr ) = Cp
µ / k ;
REYNOLDS ( Re ) = ρ
v D / µ
Convección natural
: Nu
= f
( Pr
, Gr
)
Convección forzada
:Nu
= f
( Re , Pr
)
Se despeja h
Ejemplos de valores de h (W/m2
ºC)
Aire en reposo 3-23 Aire en movimiento 10-100 (*)Cámara de cocción o túnel de congelación
Agua en reposo 290Agua en agitación 990-2270Vapor de agua en condensación
6000-60.000
20-35
(*) Los coeficientes de convección de aire varían según las condiciones (Humedad y velocidad). Si hace calor y sopla viento nuestro bienestar térmico esta influido en la misma medida por él, que por las variaciones de T ambiente
Ecuación General:
Q = U A ∆
T Q = Calor transferido por unidad de tiempo (BTU, caloría, joule).
A = Área disponible para la transferencia de calor (m2 , pie2
).
U = Coeficiente global de transferencia de calor ( BTU/h pie2
º
F, Kcal./h m2
º C,
J/s m2K ).
∆
T = Diferencia de temperatura ( º
C, º
F ).
U = indica la facilidad de transferencia del calor.
U depende: • Mecanismo de transferencia del calor
• Dinámica del fluido
• Geometría
• Propiedades de los materiales
Medida de la transferencia del calor a través de la película debido a las diferencias de temperatura entre el exterior y el interior.Mientras más bajo es el valor U, menor es la cantidad de calor que se transfiere.
http://sa.bekaertfilms.com
Q/A = U ∆T
Q/A = ∆T/RU∆T = ∆T/R
U = 1 /R
Siendo R = ∆X/K conducciónR = 1/ h convección
U = 1 / ΣR
Q = Fuerza motrizResistencia
Fuente : http://www.adisa.es/productos/it/it.htm
Intercambiador de placas El calor se transfiere a través de la placa
Intercambiadores de calor
Fuente : http://thermoequipos.com.ve/images/images_art/foto_art03_01.gif
∆
T = T2 – T1
∆
TM = Diferencia de temperatura media logarítmica.
∆
TM = ∆
T1 - ∆
T2 / ln (∆
T1 / ∆
T2 )
t2 :
150°C
T2
T1
t1
∆
T2
∆
T2
∆
T1
Contracorriente Paralelo
Intercambiadores de carcaza
y tubos
La designación de extremo caliente (2)o frío (1) se hace según la temperaturadel fluido que pierde calor
150 °C
40 °C
T1
T2
t2
t1∆
T1
100°C
80 °C
80 °C
100 °C
40 °C
Solo en los cambiadores contracorrientese aplica también al fluido que se calienta.
www.scielo.org.ve
150 °C
80 °C 40 °C
100 °C
12
Solo en los cambiadores contracorrientese aplica también al fluido que se calienta.
150 °C
80 °C40 °C
100 °C
12
T1
T2
t2
t1∆
T1
100°C
80 °C
∆
T2
150 °C
40 °C
La designación de extremo caliente (2)o frío (1) se hace según la temperaturadel fluido que pierde calor
VAPOR
Temperatura de Ebullición Normal : temperatura a la cual la presión de
vapor = presión atmosférica
P atm
= 1 atm
= 760 mm
Hg
= 14,7 lb
/ plg2
(psi) = 101,33 kPa
( KN/m2)
Presión de Vapor : Presión ejercida por el vapor en equilibrio con el liquido
T PV , T = 100 ºC
PV = 1atm T eb
normal
P Teb
P Teb
VAPOR SECO SATURADO: Se forma cuando todo el agua se vaporiza. No contiene ni humedad, ni exceso de calor.
Si se calienta vapor sobrecalentado Si se enfría condensa
VAPOR SOBRECALENTADO –
vapor saturado que se encuentra a una temperatura mayor a la del vapor saturado a la misma presión. Se obtiene por sobrecalentamiento o por aumento de la presión. El grado de sobrecalentamiento se refiere al aumento de la temperatura por encima de la saturación.
VAPOR HÚMEDO –
Mezcla de vapor seco saturado y agua liquida. Su “calidad”
se expresa por el % de vapor seco saturado
que contiene.
CALIDAD DE VAPOR (X) –
Grado de humedad del vapor. % en peso de vapor seco.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
T
V. Sobrecatent
ºF
ºC
V. seco SAT
Liq. SaturadoVapor Húmedo
212 100
32 0
180.1 970.4 BTU/1b Q 418.9 2257.6 KJ/Kg
Q latent
Q sensible liquido Qlatente
evaporación Q sensible vaporFusión
P = 1 atm
Ejemplos de valores de Ejemplos de valores de ““calidadcalidad””
de vapor :de vapor :X= 1 vapor seco saturado, X= 1 vapor seco saturado, X=0 lX=0 lííquido saturadoquido saturadoX= 0,8 80% vapor seco, 20% aguaX= 0,8 80% vapor seco, 20% agua
TABLAS DE VAPOR TABLAS DE VAPOR ––
Presentan las propiedades tPresentan las propiedades téérmicas y rmicas y ffíísicas del agua y del vapor para diferentes presiones.sicas del agua y del vapor para diferentes presiones.
PRESIPRESIÓÓN MANOMN MANOMÉÉTRICA (TRICA (gaugegauge) () (PsigPsig) : Presi) : Presióón medida por n medida por encima de la presiencima de la presióón atmosfn atmosféérica rica
PRESIPRESIÓÓN ABSOLUTA (N ABSOLUTA (PsiaPsia) = Presi) = Presióón atmosfn atmosféérica + presirica + presióón manomn manoméétricatrica
Ejemplo :
Para una P manométrica de 15 lb/pulg2
¿Cual es la temperatura y el calor sensible, latente ytotal ?
Calor latente = 945,6 Btu/lb
Calor sensible = 219,0 Btu/lb
Calor total = 1164,6 Btu/lb
T = 250,3 º
F
Presión manométricaPresión absoluta
Tablas de vapor
Presión absoluta =Presión manométrica + presiónatmosférica.
Esta energía proviene de las cargas eléctricas que contienen los átomos en vibración, produciéndose una onda electromagnética que se propaga en el espacio y que transporta la energía.
Es ésta la forma como nos llega energía del Sol o de las lámparas incandescentes, produciendo un incremento de la energía interna de los cuerpos que la reciben.
Sin embargo no es exclusiva de estos cuerpos, pues todo cuerpo caliente emite energía en forma de radiación electromagnética, como ocurre con nosotros los humanos o los animales, la cual puede ser detectada por instrumentos especiales, como los lentes de visión nocturnapara uso militar.
Todo cuerpo emite energía en forma de ondas electromagnéticas , siendo esta radiación, que se emite incluso en el vacío,más intensa mientras más elevada es la temperatura del emisor.
RADIACION
Transferencia de Calor por radiación
o Transferencia de energía por medio de radiación electromagnética
o La radiación es independiente del medio a través del cual opera y depende sólode las temperaturas relativas, distribución geométrica y estructuras superficiales delos materiales que están emitiendo o absorbiendo calor.
o En general la radiación es sólo importante en presencia de grandes diferenciasde temperatura (ej.
Hornos de panadería)
El término radiación se refiere a la emisión continua de energía desde la superficie de cualquier cuerpo, esta energía se denomina radiante y es transportada por lasondas electromagnéticas que viajan en el vacío a la velocidad de 3·108 m/s .Las ondas de radio, las radiaciones infrarrojas, la luz visible,
la luz ultravioleta,los rayos X y los rayos gamma, constituyen las distintas regiones del espectroelectromagnético.
o Cuando una onda electromagnética choca con un cuerpo su energía se transformaen energía mecánica que provoca una ampliación en las vibraciones moleculares
http://img138.imageshack.us/i/espectro2we.jpg/
A mayor longitud de onda, menor frecuencia y menor energía
A mayor longitud de onda, menor frecuencia y menor energía
Reflejada
Absorbida
Transmitida
Radiación incidente
Consideremos la energía radiante que incide desde el exterior sobre la superficie del cuerpo. Si la superficie es lisa y pulimentada, como la de un espejo, la mayor parte de la energía incidente se refleja (r), el resto atraviesa la superficie del cuerpo y es absorbido por sus átomos o moléculas (a).
Si r es la proporción de energía radiante que se refleja, y a la proporción que se absorbe, se debe de cumplir que r+a=1.a
r
Material altamente reflectante : mal emisor, mal absorbedor
En anteojos, un revestimiento altamente reflectante tiene el efecto “espejo”
:impide que otras personas vean los ojos del que los lleva puestos.
Las anchuras de las distintas bandas corresponden a cantidades relativas de energía radiante incidente, reflejada y transmitidaa través de la superficie.
En la figura, se muestra el comportamiento de la superficie de un cuerpo que refleja una pequeña parte de la energía incidente y se transmite la proporción a=1-r que se propaga .
a=1-r
Energía radiante emitidapor la superficie
MATERIAL BUEN ABSORBEDOR; BUEN EMISOR
a=1-r
Comparando ambas figuras, vemos que un buen absorbedor de radiación es un buen emisor, y un mal absorbedor es un mal emisor.
También podemos decir, que un buen reflector es un mal emisor, y un mal reflector es un buen emisor.
Una aplicación práctica está
en los termos utilizados para mantener la temperatura de los líquidos como el café. Un termo tiene dobles paredes de vidrio, habiéndose vaciado de aire el espacio entre dichas paredes para evitar las pérdidas por conducción y convección. Para reducir las pérdidas por radiación, se cubren las paredes con una lámina de plata que es altamente reflectante y por tanto, mal emisor y mal absorbedor de radiación.
a
r
CAFÉ
Pared externa del termo
La superficie de un cuerpo negro es un caso límite, en el que toda la energía incidente desde el exterior es absorbida, y toda la energía incidente desde el interior es emitida.
No existe en la naturaleza un cuerpo negro, incluso el negro de humo refleja el 1% de la energía incidente.
El cuerpo negro
Según el
Libro Guiness , la sustancia que menos refleja la luz (en otras palabras, la sustancia más negra) es una aleación de fósforo y níquel , cuya formula quimica es NiP.
Esta sustancia fue producida, en principio, por investigadores de la India y EEUU en 1980, pero perfeccionada (fabricada más oscura) por Anritsu (Japon) en 1990.
Esta sustancia refleja tan sólo el 0,16 % de la luz visible; es decir, 25 veces menos que la pintura negra convencional.
En el año 2008 fue publicado en la revista científica Nanoletters
un artículo con resultados experimentales acerca de un material creado con
nanotubos de carbono que
es el más absorbente creado por
el hombre, con una reflectancia
de 0,045
%, casi 3 veces menos que la marca lograda por Anritsu
Q=Q=AAαα
TT44
Ley de Stefan-
Boltzmann, formula básica de la transmisión de calor radiante :
T = temperatura absoluta medida en ºK
en el sistema métrico( ºR
en el sistema británico)
αα
: constante de : constante de StefanStefan--BoltzmannBoltzmann1,37 x 10 1,37 x 10 --1212
cal/cmcal/cm22
segseg
ºK4
La energía emitida por un cuerpo en forma de radiación depende de cuarta potencia de su temperatura absoluta y de la superficiedel mismo.
Q=Aεα
(T14
– T2
4) T (ºK)(ºR)
σ
= Cte. Stefan
Boltzman= 1.37 *10 -12
cal/s cm2
ºK4
1, 73 x 10 -9
BTU/pie 2
h ºR4
Cálculo del coeficiente de transferencia de calor por Radiación (hr
)
Q= U A ∆
T . . . Q= hr A (T1
– T2
)
hr
= Q = ε σ (T14
– T2
4)A (T1
– T2
) T1
– T2
T1
: temperatura del cuerpo
T2 : temperatura del entorno
MEDIDA DE LA TEMPERATURA
La temperatura es medida de manera indirecta, esto es midiendo una propiedad física que cambia con la temperatura.
Los tipos comunes de instrumentos de medida de temperatura son :
-Sistemas de expansión
-Sistemas eléctricos
-Sistemas de radiación
Ej. TERMOMETROS DE MERCURIO Y ALCOHOLEj. TERMOMETROS DE MERCURIO Y ALCOHOL
El calor produce la dilataciEl calor produce la dilatacióón de las sustancias contenidas en un capilar . n de las sustancias contenidas en un capilar . La diferencia de volumen se aprecia a travLa diferencia de volumen se aprecia a travéés de los cambios de altura de s de los cambios de altura de una columna, esa diferencia de volumen es proporcional a la difuna columna, esa diferencia de volumen es proporcional a la diferencia erencia de temperatura y puede leerse en una escala graduada. de temperatura y puede leerse en una escala graduada.
SISTEMAS DE EXPANSION : Los más simples son los termómetros,
los cuales se basan en la tendencia de algunos materiales a
expandirse con el calentamiento
MIDEN CAMBIOS EN EL VOLUMEN COMO RESULTADO DE LOS CAMBIOS EN LA TEMPERATURA
LIQUIDO Pto. de Solidificación Pto. de Ebullición Rango de uso
Mercurio -38
357 -38 a 550 Alcohol etílico -115
78 -100 a 70
Tolueno -92
110 -80 a 100
Todos los valores en grados Celsius
Termómetro de dilatación de líquido en recipiente metálico
En este caso, el líquido llena todo el recipiente y con un aumento de la temperatura se dilata, deformando un elemento extensible (sensor
volumétrico).
Las características de los elementos básicos de este tipo de termómetros son:
Bulbo : sus dimensiones varían de acuerdo con el tipo de líquido y principalmente con la sensibilidad deseada.
LIQUIDO RANGO DE UTILIZACIÓN (ºC) Mercurio -35 a 550 Xileno
-40 a 400
Tolueno
-80 a 100 Alcohol
50 a 150
Capilar: sus dimensiones son variables, aunque el diámetro interno debe ser lo menor posible, a fin de evitar la influencia de la temperatura ambiente, aunque no debe ofrecer resistencia al pasaje del liquido en expansión.
Elemento de medición: el elemento utilizado es el Tubo de Bourdon, pudiendo ser capilar, espiral y capilar o helicoidal y capilar
,
capilar
Elemento de medición
Termómetro de dilatación de liquido en recipiente metálico
Los materiales mas utilizados son bronce fosforoso, cobre-berilio, acero inoxidable
y acero al carbono.
Termómetro Metálico: En este caso se aprovecha la dilatación dedos varillas metálicas para medir la temperatura y la variable termométrica esta relacionada con el cambio de longitud de las dos varillas. El calentamiento hace que una espiral bimetálicase curve, moviendo la aguja que señala el valor de la temperatura.
Termómetro bi-
metálico : Consiste en dos hojas similares de metal juntas.
La expansión diferencial de los metales provoca un pandeo gradual, el movimiento
se transmite a un lápiz y de allí
a una escala.
Láminas con coeficientes de dilatacióndiferentes
Termómetros de dilatación de sólidos (Termómetros bimetálicos)
Su principio de funcionamiento, se basa en el fenómeno de dilatación lineal de los metales con la temperatura. ,Lt
= L0 (1 + a ∆t)
Donde: t = temperatura del metal en ºCL0 = Long. del metal a la temperatura de referencia Lt
= longitud del metal a la temperatura t
a = coeficiente de dilatación ∆t
= ( t –
t0 )
El termómetro bimetálico
esta compuesto de dos láminas metálicas, con coeficientes de dilatación diferentes, superpuestas formando una sola pieza.
Al variar la temperatura del conjunto, se produce una deformación proporcional a la temperatura.
En la práctica, la lamina bimetálica
esta enrollada en forma de espiral o hélice, con lo que aumenta bastante la sensibilidad. El termómetro mas utilizado es el de lámina helicoidal El rango de trabajo de los termómetros bimetálicos
es, aproximadamente
entre –50 y 800 ºC
y se pueden conseguir exactitudes del orden del 1%. ,
Termómetro bimetálico
de bolsillo
Termómetro de resorte de presión (pressure
spring
thermometer):
Cuando la temperatura a ser leída está
a una cierta distancia de donde se hace la lectura
Se hace en instalaciones fijas.
Principio : un fluido (liquido, gas o liquido vaporizado) se expande y está
contenidoen un sistema a volumen constante. La presión resultante es función de la temperatura.
En este instrumento la variable que mide la temperatura es la presión de un gas que se mantiene a volumen constante. Se ha escogido este termómetro como patrón porque los valores de la temperatura que se obtienen con él son independientes del gas utilizado.
n, V ctes.
Ley de Gay Lussac
Siendo el volumen constante, si la presión aumenta, la temperatura lo hará
también en la misma proporción.
Termómetro a presión de gas
Es físicamente idéntico al termómetro de dilatación de líquidos, consiste en un bulbo, un elemento de medida y un capilar que los une.
El volumen del conjunto es constante y llenado con gas a presión. Con variaciones de temperatura, la presión del gas varía aproximadamente según la ley de los gases perfectos, y el elemento de medición opera como medidor de presión. La ley de Gay-Lussac
expresa matemáticamente este concepto.
P1/T1 = P2/T2 =..........= Pn/Tn
Las variaciones de presión, son linealmente dependientes de la temperatura, si se mantiene el volumen constante
Gas
Temperatura crítica (+)Helio (He) -
267,8
Hidrógeno (H2) -
239,9 Nitrógeno (N2) -
147,1
Dióxido de Carbono (CO2)
-
31,1
El gas mas utilizado es el nitrógeno, presurizado entre 20 y 50 atmósferas. El rango de medida va desde –100 a 600 ºC.
(+) La
temperatura crítica es
aquel límite por encima del cual un gas miscible no puede ser
licuado
por compresión.
Termómetro a gas
Helio, Nitrógeno o Hidrógeno
Se ajusta la columna de mercurio (manómetro) que está
en conexión con la
ampolla, para darle un volumen fijo al gas de la ampolla. La altura de la columna de mercurio indica la presión del gas. A partir de ella se puede calcular la temperatura.
TERMOMETROS DE RESISTENCIA (TERMISTOR)TERMOMETROS DE RESISTENCIA (TERMISTOR)Principio: La resistencia elPrincipio: La resistencia elééctrica aumenta con la temperaturactrica aumenta con la temperatura
PtPt, Ni, Cu, Ni, Cu,,
SISTEMAS ELECTRICOS : Cambios en la resistencia eléctricadebidos a la temperatura.
En este termómetro se mide la temperatura de los cuerpos a través de los cambios que experimenta la resistencia de un material con la energía térmica.
El termómetro de resistencia de platino depende de la variaciónde la resistencia a la temperatura de una espiral de alambre de platino. Es el termómetro más preciso dentro de la gama de -259 °Ca 631 °C, y se puede emplear para medir temperaturashasta de 1127 °C. Pero reacciona despacio a los cambios de temperatura, debido a su gran capacidad térmica y baja conductividad, por lo que se emplea sobre todo para medir temperaturas fijas.
Los materiales más usados como termómetros a resistencia son el platino, el cobre y el tugsteno
.
El platino tiene la particularidad de tener una relación resistencia-temperatura sumamente lineal, por lo cual es el material más utilizado y generalmente se le denominan a estos termómetros IPRT (Industrial Platinum Resistance Thermometer) o RTD (Resistance Temperature Detector).
El platino tiene las ventajas de:
-
Ser químicamente inerte.-
Tiene un elevado punto de fusión (2041,4 K).
-
Tiene una alta linealidad.-
Puede ser obtenido con un alto grado de pureza y claridad.
PAR TERMOELECTRICO
Consta de dos cables de metales diferentes unidos, que producen un voltaje que varía con la temperatura de la conexión. Se emplean diferentes pares de metales para las distintas gamas de temperatura, siendo muy amplio el margen de conjunto: desde -248 °C
hasta 1477 °C.
La variable para medir la temperatura es el voltajegenerado en la unión de dos metales diferentes,
4.-
PIROMETRO OPTICO
Registran la energía radiante que se desprende de un cuerpo caliente. El amperímetro se puede calibrar utilizando temperaturas conocidas y leyendo directamente en ºC
o ºF.
Pirómetro óptico: El pirómetro de radiación se emplea paramedir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor o la radiación visibleemitida por objetos calientes, y mide el calor de la radiación mediante un par térmico o la luminosidad de la radiación visible, comparada con un filamentode tungsteno incandescente conectado a un circuito eléctrico.
El pirómetro de radiación se emplea para medir temperaturas muy elevadas. El pirómetro es el único termómetro que puede medir temperaturas superiores a 1477 °C.
PIROMETRO
CALENTAMIENTO POR MICROONDAS (MO)
Los IR y las MO tienen en común su naturaleza electromagnética,pero difieren en su situación en el espectro general.
La MO se sitúan entre los IR y las ondas cortas de radio.Tienen
la misma
frecuencia
de las
ondas
de telecomunicación. Por
acuerdos
internacionales
se evita
interferencia.Calentamiento
se produce por
vibración
de las
moléculas
polares.
-. Campo eléctrico alterno. Polaridad cambia millones de veces/segundo.-. Moléculas giran –
oscilaciones rápidas –
fricción –
calor..-
Las microondas se general en un magnetrón –
diodo (ánodo y cátodo)..-
En el cátodo se producen electrones libres. Al
aplicar alto voltaje ceden su energía para formar microondas de oscilación rápida.
FACTORES QUE INTERVIENEN :1.-
Frecuencia. Afecta profundidad de penetración. A mayor frecuencia, menor penetración.
2.-
Potencia. Afecta la velocidad de calentamiento (3 –
120Kw).3.-
Masa. Hay una relación directa entre la masa y la potencia a utilizar.
4.-
Humedad. A mayor humedad, mejor calentamiento por moléculas polares.
5.-
Densidad. El aire es transparente a la radiación. Productos porosos calientan con facilidad.
6.-
Geometría. Tamaño y forma.7.-
Conductividad térmica y calor específico.
CICLO DE REFRIGERACICICLO DE REFRIGERACIÓÓN POR COMPRESIN POR COMPRESIÓÓNN
. -
EVAPORADOR: Refrigerante se evapora a baja presión. Absorbe su calor latente de evaporación (QLE) del medio que se desea enfriar..-
COMPRESOR: Aumenta la presión del vapor
(refrig.), aumentando la temperatura de condensación..-
CONDENSADOR: Condensa el vapor que
llega del compresor, cediendo su calor latente de condensación (QLC)..-
VALVULA DE EXPANSIÓN: Disminuye
la presión del líquido refrigerante y regula su flujo hacia el evaporador (activada por termostato).
REFRIGERANTES1.-
Hidrocarburos halogenados (freón).refrigerantes: 11, 12, 21, 22, 115, 500, 502.R12: CCI2
F2
R22: CHCIF2
R502: R12/R115 Propiedades del Refrigerante R12:
Tcong
= -252 ºF
(-157 ºC), Teb
= -21.6 ºF
(-30 ºC),Pcond
a 35 ºC
= 108,3 psig
(1b/plg2g)
2.-
Amoniaco –
NH3
–
R717. Propiedades: Tcong
= -108 ºF
(-79ºC), Teb
= -28 ºF
(-33 ºC)
Pcond
a 35 ºC
= 181 psig
Otros refrigerantes:SO2
, CO2
, Cloruro de metilo.
Bibliografía
Sánchez de Ponte MD. Apuntes de clase
http://www.monografias.com/trabajos34/calor-termodinamica/Image2188.gif