ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

E.S.F.O.TELECTROMECANICA

SEGUNDO SEMESTRE

TRABAJO DE ANALISIS DE FLUIDOSMECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALORING. POZODIEGO MANCHAY

ENERO 26 DEL 2009 TRASFERENCIA DE CALOR

Ya se defini al calor como una forma de energa que fluye y se transfiere de un cuerpo a otro ,debido ala diferencia de temperatura entre los mismos. La transferencia de calor es el estudio es el estudio de la manera como fluye el calor y de los procedimientos para calcular el rgimen de transferencia de calor, lo cual es de vital importancia en la refrigeracin.

La transferencia de calor tambin es el estudio mediante los cuales se transfiere calor para que se de transferencia de calor se hace que se ponga con diferente temperatura, lo que provoca un flujo de calor hacia el sistema de temperatura de calor.

Durante este sistema del capitulo que la TA y TB no baja (es decir el flujo de calor permanece constante). Dependiendo de las condiciones de frontera de los sistemas se pueden presentar 3 formas diferentes de condicin de calor entre los que tenemos conduccin conveccion , radiacin.

La transferencia de calor puede tener lugar de tres maneras posibles

Conduccin

Conveccin

RadiacinTransferencia de calor de conduccin

Intercambiadores de calor

Es la forma de transferencia de calor a travs de un cuerpo y que tiene lugar sin movimiento alguno de dicho cuerpo; es el resultado de una accin molecular o electrnica.

El proceso de calor que puede darse en un medio solid liquido o gaseoso mediante una comunicacin molecular directa para esta forma las molculas no se encuentran en movimiento

Ejemplo en los slidos: cuando el cuerpo metlico de una olla se calienta en una estufa, el calor fluye por el mango hasta llegar a la mano

Conductividad termica

Si la temperatura de los diferentes puntos de un solid son desiguales el calor fluir espontneamente desde las altas temperaturas hasta zonas de baja temperatura este se denomina conductividad trmica La cantidad trmica de calor que fluye entre 2 isotermos de diferente valor por unidad de tiempo se denomina flujo calorficoQ = calor .cal d watt

Tiempo seg seg

El calor se transfiere a travs de una sustancia sin que exista ningn movimiento de la misma.

La energa se transfiere internamente mediante el movimiento de las molculas. Esto ocurre por lo general en los slidos. Como ejemplo, se tiene la transferencia de calor a travs de las paredes de un almacn refrigeradoley de la conduccin de calor de Fourier.

El calor Q transferido en un tiempo t fluye del extremo caliente al fro se llama la rapidez de transferencia de calor H = Q/t, H (en Watts)

H = dQ = -KA.dT dt dxk (en W/mK) Se llama conductividad trmica del material, magnitud que representa la capacidad con la cual la sustancia conduce calor y produce la consiguiente variacin de temperatura

dT/dx

Es el gradiente de temperatura. El signo menos indica que la conduccin de calor es en la direccin decreciente de la temperatura. Materiales a 25 CGases a 20 COtros materiales

sustancia(W/mK)sustancia(W/mK)sustancia(W/mK)

Aluminio238Aire0.0234Asbesto0.08

Cobre397Helio0.138Concreto0.8

oro314Hidrogeno0.172Diamante2300

Hierro79.5Nitrogeno0.0234Vidrio0.84

Plomo34.7oxigeno0.0238Hule0.2

Plata427Madera0.08 0.16

latn110Corcho0.42

Tejido humano0.2

Agua0.56

hielo2

Transferencia de calor por conveccion

Aplicacin industrial calefactor solar de aireEs la forma de transferencia de calor que resulta del movimiento total de los lquidos o los gases

En la conveccion natural, la circulacin del fluido tiene lugar debido a diferencias en la densidad del mismo .resultantes asimismo de las diferencias de temperatura. Un fluido a una temperatura mas elevada tiene una menor densidad, y por lo tanto se eleva. Por ejemplo en un condensador de conveccion natural enfriado por aire, el refrigerante caliente eleva la temperatura del aire ambiente cercano al condensador. Este aire que ahora esta mas caliente que el aire mas apartado, se eleva conduciendo calor. Entonces el aire mas fri fluye para ocupar su lugarConveccion libre (natural)Se produce debido aquel liquido caliente es menos denso que el mismo liquido fri, es decir el agua caliente es menos denso que friConveccion forzadaLa circulacin del fluido se obtiene mecnicamente por lo general mediante la bomba o un ventilador.Ley de enfriamiento de NewtonH = h A (TA T) Donde h se llama coeficiente de conveccin, en W/(m2k), A es la superficie

Que entrega calor con una temperatura TA al fluido adyacente, que se encuentra a una temperatura T, El flujo de calor por conveccin es positivo (H > 0) si el calor se transfiere desde la superficie de rea A al fluido (TA > T) y negativo si el calor se transfiere desde el fluido hacia la superficie (TA < T).PROCESOh(W/m2K)

Conveccion libre

Gases2 - 25

lquidos50 -1000

Conveccion forzada

Gases25 - 250

lquidos50 - 20000

Radiacin

Poder de penetracin de la radiacin.

Es la forma de transferencia de calor que se efecta entre dos cuerpos separados, como resultado de un medio llamado radiacin electromagntica, llamada a veces movimiento ondulatorio.

Como sucede en todas las transferencias de calor un cuerpo debe hallarse a una temperatura ms alta que el otro. El calor se transfiere entre los dos cuerpos aun en el caso de existir un vaci ( la ausencia de toda materia ) entre ellos. Cuando un gas se encuentra presente entre los cuerpos, aun hay transferencia de calor, pero por lo general en una proporcin menor. No obstante la presencia de un objeto solid opaco entre los cuerpos impedir la radiacin

Ejemplo: el calor que recibe nuestro cuerpo cuando permanece enfrente de un fuego, y el calor que recibe del sol

La radiacin presenta una diferencia fundamental respecto a la conduccin y la conveccin: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vaco, o bien que no exista materia entre ellas. La radiacin es un trmino que se aplica genricamente a toda clase de fenmenos relacionados con ondas electromagnticas. Algunos fenmenos de radiacin pueden describirse mediante la teora de ondas, pero la nica explicacin general satisfactoria de la radiacin electromagntica es la teora cuntica.

H = A.e. .T4 [J/s] =[watt] [cal/h]

H: flujo de calor [J/s].

A: superfcie que emite o recebe.

e: poder emisor, nmero no dimensional, que esta entre 0 y 1.

: constante de radiacin ( = 5,6699.10-8.W/m .K4).

Albert Einstein sugiri que la radiacin presenta a veces un comportamiento cuantizado.

En el efecto fotoelctrico, la radiacin se comporta como minsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas. La naturaleza cuntica de la energa radiante la haba postulado anteriormente Mx. Planck. La expresin matemtica de esta ley, llamada ley de Planck relaciona la intensidad de la energa radiante que emite un cuerpo en una longitud de onda determinada con la temperatura del cuerpo. Para cada temperatura y cada longitud de onda existe un mximo de energa radiante. Slo un cuerpo ideal (cuerpo negro) emite radiacin ajustndose exactamente a la ley de Planck. Los cuerpos reales emiten con una intensidad algo menor.

La contribucin de todas las longitudes de onda a la energa radiante emitida se denomina poder emisor del cuerpo, y menos de la radiacin pueden