6_transferencia de calor

7/21/2019 6_Transferencia de Calor

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CON DUCC IÓN , CON V E CC IÓN Y RA D IA C IÓN

TRANSFERENCIA DE CALOR Y SUS APLICACIONES



NATURALEZA DEL FLUJO DE CALOR

Cuando dos objetos que están atemperaturas diferentes se ponen enontato t!rmio, e" a"or #u$e desde e"

objeto de temperatura más e"e%ada &aia e"de temperatura más baja' E" #ujo neto seprodue siempre en e" sentido de "atemperatura dereiente' (os meanismospor "os que #u$e e" a"or son tres)ondui*n, on%ei*n $ radiai*n'



CONDUCCIÓN

+i eiste un -radiente de temperatura en una sustania e"a"or puede #uir sin que ten-a "u-ar un mo%imientoobser%ab"e de "a materia' E" #ujo de a"or de este tiporeibe e" nombre de ondui*n' En s*"idos metá"ios "a

ondui*n de" a"or resu"ta de" mo%imiento de "ose"etrones no "i-ados' En "os s*"idos que son ma"osondutores de "a e"etriidad, $ en "a ma$or parte de "os".quidos, "a ondui*n de" a"or se debe a" transporte de"a antidad de mo%imiento de "as mo"!u"as indi%idua"es a

"o "ar-o de" -radiente de temperatura' En -ases "aondui*n se produe por e" mo%imiento a" a/ar de "asmo"!u"as, de forma que e" a"or 0difunde1 desde re-ionesmás a"ientes &asta otras más fr.as' E" ejemp"o másom2n de ondui*n es e" #ujo de a"or en s*"idos

opaos, ta"es omo "a pared de "adri""o de un &orno o "a



(EY 34+ICA DE CONDUCCIÓN

(a re"ai*n básia de" #ujo de a"or por ondui*nes "a proporiona"idad eistente entre "a %e"oidadde #ujo de a"or a tra%!s de una super5ie

isot!rmia $ e" -radiente de temperatura eistenteen di&a super5ie' Reibe e" nombre de Ley deFourier , $ puede epresarse en esta forma)



CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

(a onstante de proporiona"idad k es unapropiedad de "a sustania que se denominaonduti%idad t!rmia, $, aná"o-amente a "a

%isosidad ne6toniana p, es una de "as ""amadaspropiedades de transporte'(as onduti%idades a"or.5as %ar.an en un amp"iointer%a"o7 son mu$ e"e%adas para "os meta"es $mu$ bajas para materia"es 5namente pu"%eri/adosde "os que se &a etra.do e" aire'



CONDUCCION EN ESTADOESTACIONARIO

• Lámina Plana: +up*n-ase que k esindependiente de "a temperatura $que e" área de "a pared es mu$-rande en omparai*n on suespesor, de forma que "as p!rdidasde a"or por "os bordes seandespreiab"es' (as super5ieseteriores de "a "ámina sonisot!rmias $ perpendiu"ares a"p"ano de "a i"ustrai*n' 8uesto que "aondui*n tiene "u-ar en estadoestaionario, no &a$ aumu"ai*n ni%aiamiento de a"or en e" interior de"a "ámina, $ q permanee onstante a"o "ar-o de" amino que si-ue e" #ujode a"or' +i es "a distania medida

desde e" "ado a"iente, "a Euai*npuede esribirse as.)



9eniendo en uenta que "as dos 2nias %ariab"es de "a Euai*n son x $ T,se puede inte-rar diretamente para obtener

siendo : ; < = B, e" espesor de "a "ámina, $ Tl ; T2 = AT, "a a.da de

temperatura a tra%!s de "a "ámina'Cuando "a onduti%idad a"or.5a %ar.a "inea"mente on "a temperatura"a Euai*n si-te es ri-urosamente ap"iab"e)

donde R es "a resistenia t!rmia de" s*"ido entre "os puntos < $ :'



RESISTENCIAS COMPUESTAS ENSERIE



+umando)

8uesto que en e" #ujo estaionario todo e" a"or que atra%iesa "a primeraresistenia tiene que atra%esar "a se-unda $ terera, q A, qB $ qc son todosi-ua"es $ pueden representarse por q' 9eniendo en uenta este &e&o $despejando q resu"ta)

siendo R A , RB y Rc "as resistenias de "as apas indi%idua"es, $ R "aresistenia tota"' (a Euai*n epresa que en e" #ujo de a"or a tra%!s deuna serie de apas, "a resistenia t!rmia -"oba" es i-ua" a "a suma de "asresistenias indi%idua"es'



•Cilindro: Consideremose" i"indro &ueo mu$de"-ado on!ntrio quese representa en "a >i-ura'E" radio interior de" i"indroes ri , e" radio eterior ro,$ "a "on-itud de" i"indro L.(a onduti%idad a"or.5a

es k. (a temperatura de "asuper5ie eterior es T, $ "a de "a super5ie interiorTi '

+e desea a"u"ar "a%e"oidad de #ujo de a"orque sa"e de" i"indro eneste aso' +i e" espesor de"a pared de este i"indro es

dr se obtiene)



+eparando %ariab"es en "a Euai*n e inte-rándo"a, resu"ta)

(a Euai*n sir%e para a"u"ar e" #ujo de a"or a tra%!s de un i"indrode paredes -ruesas' +e puede uti"i/ar una forma más on%eniente

epresando "a %e"oidad de #ujo de a"or as.)

Donde)



CONVECCIÓN

Cuando una orriente o una part.u"a maros*piade #uido ru/a una super5ie espe.5a, ta" omoe" ".mite de un %o"umen de ontro", ""e%a onsi-o

una determinada antidad de enta"p.a' 9a" #ujo deenta"p.a reibe e" nombre de fujo co!ec"i!o dec#lor o simp"emente co!ecci$.

qc% &c.A.'T Donde)&) oe5iente de transferenia de a"or por on%ei*n'

A) área de transferenia' ?9) diferenia entre @9s ; 9AB 9s) temp' de "a super5ie'

9A) temp' en a"-2n punto a"ejado espei5o'



CON()CCIÓN NATURAL * FOR+ADA.

• (as fuer/as uti"i/adas para rear "as orrientes deon%ei*n en "os Ruidos son de dos tipos' +i "asorrientes son "a onseuenia de "as fuer/as de#otai*n -eneradas por diferenias de densidad, que a

su %e/ se ori-inan por -radientes de temperatura en "amasa de" #uido, "a ai*n reibe e" nombre deco!ecci$ #"ur#l.

• E" #ujo de aire a tra%!s de un radiador a"iente es unejemp"o de on%ei*n natura"' +i "as orrientes se

ponen en mo%imiento por "a ai*n de un dispositi%omeánio, ta" omo una bomba o un a-itador, e" #ujo esindependiente de "os -radientes de %e"oidad $ reibe e"nombre de co!ecci$ or-#d#.



COEFICIENTES INDIVIDUALES DETRANSMISIN DE CALOR

E" oe5iente indi%idua" de transmisi*n de a"or, o desuper5ie, &, se de5ne -enera"mente mediante "a euai*n)



RADIACIÓN

• Radiai*n es "a pa"abra que se uti"i/a paradesi-nar "a transmisi*n de ener-.a a tra%!s de"espaio por medio de ondas e"etroma-n!tias'

+i "a radiai*n pasa a tra%!s de un espaio %a.o,no se transforma en a"or ni en otra forma deener-.a' +in embar-o, si en su amino enuentramateria", "a radiai*n se transmitirá, re#ejará oabsorberá' +o"amente "a ener-.a absorbida es "a

que aparee omo a"or $ esta transformai*n esuantitati%a'



LEYES DE LA RADIACIN DELCUERPO NE!RO

Una re"ai*n básia para "a radiai*n de" uerpone-ro es "a "e$ de +tefan;3o"t/mann, se-2n "a ua"e" poder emisor tota" de un uerpo ne-ro es

proporiona" a "a uarta potenia de "a temperaturaabso"uta'



8ara ua"quier temperatura dada, e" máimo poder radiante

monoromátio se obtiene para una "on-itud de onda de5nida que serepresenta por ma'(a ley del de/l#-#0ie"o de 1ie estab"ee que ma esin%ersamente proporiona" a "a temperatura abso"uta7 es deir)



RADIACION ENTRE SUPERFICIES

(a radiai*n tota" desde una unidad de área de unuerpo opao de área A

1,emisi%idad < $

temperatura abso"uta 9<, es)

Entre : uerpos)



TRANSMISION DE CALOR COM"INADA PORCONDUCCIONCONVECCION

Y RADIACION

(a p!rdida tota" de a"or desde un uerpo a"iente &aia susa"rededores on freuenia omprende p!rdidas porondui*n;on%ei*n $ por radiai*n' 8or ejemp"o, unradiador de %apor de a-ua o una tuber.a a"iente situada en

e" interior de una &abitai*n pierden a"or en antidadesaproimadamente i-ua"es por "os dos meanismos' 8uestoque "os dos tipos de transmisi*n de a"or ourren en para"e"o,"a p!rdida tota", onsiderando unos a"rededores ne-ros, es)

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