transferencia de calor conduccion conveccion y radiacion

Apuntes sobre Transferencia de Calor

h t t p : / / c u r s o s a u l a d i g i t a l . b l o g s p o t . c o m /

2013

Apuntes sobre

Transferencia de Calor

Apuntes Sobre Conducción Convección y

Radiación

Aula Digital

Ing. Gustavo Serna P


Ing. Gustavo Serna P http://cursosauladigital.blogspot.com/ Página 1

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN La convección es una forma de transferencia de calor el cual se da por diferencia de temperaturas;

es calor se transporta por medio del movimiento de un fluido ya sea liquido o gas; para el caso de

un quemador de gas la llama del quemador calienta el aire circundante (fluido) y el movimiento de

este transporta el calor de un lugar a otro calentando el ambiente. Otro ejemplo es el movimiento

de los humos a través de una chimenea donde la diferencia de temperaturas ocasiona el

movimiento ascendente de los humos a través del ducto de evacuación.

En la naturaleza la formación de tornados se origina a partir de la convección el aire que se

calienta sube dejando un vacío en la parte inferior el cual es ocupado por aire frio el cual al

calentarse asciende; la repetición de este fenómeno hace que se cree un remolino o tornado.

La transferencia de calor por convección se puede calcular a partir de la ley de enfriamiento de

Newton

( )

Donde

Q calor

h es el coeficiente de convección del fluido

A es el área del cuerpo en contacto con el fluido,

T2 es la temperatura en la superficie del cuerpo

T1 es la temperatura del fluido lejos del cuerpo.

Ejemplo

Una placa caliente cuya área es de 400 cm2 se encuentra a una temperatura de 180 grados

centígrados hallar la cantidad de calor transferido por convección si el coeficiente de transferencia

es de 300 Wm2K y la temperatura del aire es 50 grados centígrados

Solución

Datos

A=400cm2*1m2/10000cm2=0,004m2

h=300 Wm2K

T2=180+273=453K

T1=50+273=323K



Aplicando los datos tenemos

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN Cuando dos solidos se encuentran en contacto se genera un flujo de calor desde el sólido más

caliente hacia el más frio; al cabo del tiempo se llega a un equilibrio térmico donde ambos cuerpos

tendrán la misma temperatura. Este fenómeno de transferencia de calor se conoce como

conducción y se puede expresar como

Donde

K conductividad térmica del material

A es el área de la superficie transmisora de calor

diferencia de temperaturas entre el foco caliente y el foco frio

espesor dl material

Ejemplo

Las caras de una superficie rectangular de 3 m2 de área se encuentran a 18 y 45 grados

centígrados de temperatura. Si el espesor del material es de 20 centímetros y la conductividad

térmica del mismo es de 0,5W/mC entonces ¿cuál es la cantidad de calor que se está

transmitiendo por conducción a través de dicha superficie?



Solución

Datos

K =0,5W/mC

A=3 m2

=45C-18C=27C

=20cm=0,2m


TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN Todos los cuerpos emiten radiación debido a su temperatura. El fenómeno de radiación predomina

sobre el de convección y el conducción cuando la temperatura de un cuerpo es muy elevada.

Un cuerpo mas caliente que su entorno radia calor hacia los alrededores, esta radiación termina

cuando el cuerpo alcanza la temperatura de su entorno. Para expresar el fenómeno de radiación

térmica se utiliza la expresión de Ley de Stefan-Boltzmann



Donde

P:es la potencia radiada

α es un coeficiente que depende del cuerpo radiante

σ 5,67 × 10-8 W/m²K4 constante de Stefan-Boltzmann

T es la temperatura absoluta

S es el área de la superficie que radia

Ejemplo

Un cuerpo negro perfecto con un área de 25 m2 se encuentra a una temperatura de 310K. Hallar la

potencia radiada por este cuerpo.

Solución

Datos

α =1

σ 5,67 × 10-8 W/m²K4

T=310K

S=25 m2




Ing. Gustavo Serna P

http://cursosauladigital.blogspot.com/

http://cursosauladigital.blogspot.com/

transferencia de calor conduccion conveccion y radiacion

Documents