a conducción
DESCRIPTION
transferencia de calorTRANSCRIPT
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA DE CALORDE CALOREQUIPO N° 1EQUIPO N° 1
Dila GoitíaMiguel Agüero
Verónica CadenasErica GómezCarlos Parra
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
CONDUCCION
TRANSFERENCIA DE CALORTRANSFERENCIA DE CALOR
TRANSMISION DE ENERGIA CALORIFICA DE UNA REGION A OTRA.
CLASIFICACION DEL PROCESOCLASIFICACION DEL PROCESO
ESTABLE:ESTABLE:
CUANDO LAS TEMPERATURAS DE CUALQUIER PUNTO NO VARIAN EN FUNCION DEL TIEMPO.
TRANSITORIA Y PERIODICA:TRANSITORIA Y PERIODICA:
LAS TEMPERATURAS DE UN SISTEMA VARIAN EN FUNCION DE LA VARIABLE TIEMPO.
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TRANSITORIA INESTABLETRANSITORIA INESTABLE
CALENTAMIENTO DE HORNOS.
ENFRIAMIENTO DE LOS TAMICES
MOLECULARES DURANTE SU REGENERACION
CALENTAMIENTO DE TURBINAS
TRATAMIENTO TERMICO DE METALES
MEDIANTE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO SUCESIVOS.
CONDUCCION
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
CLASIFICACION DE TRANSMISION DE CALORCLASIFICACION DE TRANSMISION DE CALOR
CONDUCCION CONVECCION
RADIACION
TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIONTRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION
PROCESO MEDIANTE EL CUAL LA ENERGIA CALORIFICA FLUYE EN UN SISTEMA DE UNA TEMPERATURA MAS ALTA A UNA MAS BAJA.
LA TRANSFERENCIA SE REALIZA MEDIANTE EL PASE DE ENERGIA DE UNA MOLECULA A OTRA.
EL SISTEMA PUEDE ESTAR CONSTITUIDO POR UN MEDIO: SOLIDO, LIQUIDO O GASEOSO.
CONDUCCION
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCION SE EXPLICA A NIVEL DE LOS ATOMOS O CONGLOMERADOS DE ESTOS.
FLUIDOS (LIQUIDOS Y GASES): CHOQUES DE PARTICULAS.
METALES:
MOVIMIENTO DE ELECTRONES DESDE REGIONES DE ALTAS TEMPERATURAS A REGIONES DE BAJAS TEMPERATURAS.
CONDUCCION
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
LEY FUNDAMENTAL DE CONDUCCIONLEY FUNDAMENTAL DE CONDUCCION
LEY DE FOURIER LEY DE FOURIER
Y t <0 Sólido inicialmente a la temperatura T0
Y t = 0 La lámina inferior aumenta rápidamente su emperatura hasta T1
Y t pequeño
Y t grande
T(y,t)
X
T (y)
T1
PLACA MATERIAL SOLIDO ENTRE DOS LAMINAS PLANAS
Finalmente alcanza una distribución lineal de temperatura en estado estacionario. Una vez alcanzado este tiene que existir una velocidad constante de flujo de calor Q a través de la placa para mantener la diferencia se temperaturas. Se ha encontrado que para T pequeños se cumple:
CONDUCCION
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
LEY FUNDAMENTAL DE CONDUCCIONLEY FUNDAMENTAL DE CONDUCCION
LEY DE FOURIERLEY DE FOURIER
dQ dt
= - k A dT dx
Donde: dQ : tasa de transferencia de calor por conducción, dt (BTU/hr; Joule/segundo) = q k : conductividad térmica del acero, gases, líquidos,
vapor (BTU/(hr . Pie . °F)Expresa la capacidad de un material para transferir calor de una temperatura T1 a una temperatura T2 (T1>T2)
= q
CONDUCCION
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
A : área de transferencia de calor, en pies2
dT : gradiente de temperatura (°F/pie)dxLa ecuación anterior también puede expresarse:
= - k A ( T2 - T1 ) ( x2 – x1 )
= q
Si se tiene una tuberia con aislamiento puede escribirse que la ecuación anterior en los siguientes términos:
q = 2 k L [Ti – Te] / ln [re / ri]si el flujo es estable puede decirse que: q = 2 ka L [Te – Ta] / ln [ra / re] por lo que el flujo de calor por longitud de tuberia es: q’ = q/L = 2 ka [Te – Ta] / ln [Da / De] Da = 2 ra Y De = 2 re
CONDUCCION
Qt
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Kv = 0.5778 x 10-4 (176 + 0.587 T’ + 1.04 X 10-3 T2 – 4.51 x 10-07 x T’3)
Conductividad Termica para VaporConductividad Termica para Vapor
T’ = Temperatura en °C
Conductividad Termica para GasesConductividad Termica para Gases
kg = (C’p + 2.48 / PM)
C’p = Calor especifico del gas, en (BTU / lb F )
KL= 0.5778 [ 0.0984+0.109 ( 1 - ( T / Te)]
Donde:T = Temperatura en F
Conductividad Termica para LiquidoConductividad Termica para Liquido
CONDUCCION
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
EJERCICIOEJERCICIO
ACERO
AISLANTE
ri
L
rera
xa
ka
k
Te
Ti
SUPONGA UN TUBO LARGO Y AISLADO MOSTRADO EN LA FIGURA. EL ESPESOR DEL AISLANTE ES 1 PULGADA. LA CONDUCTIVIDAD TERMICA DEL AISLANTE ES 0.0375 BTU/(hr.pie.F). LAS TEMPERATURAS DE LAS SUPERFICIES INTERNA Y EXTERNA DEL AISLANTE SON Te = 380 F Y Ta = 80 F. EL DIAMETRO EXTERNO SIN AISLANTE = 2.375 PULGADAS.
¿DETERMINE LA TASA DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR PIE DE TUBERIA (BTU/hr)/pie.¿DETERMINAR LA PERDIDA TOTAL DE CALOR EN 15 PIES DE TUBERIA
Ta
CONDUCCION
Mayo 2001
FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
SOLUCIONSOLUCIONDATOS:Xa = 1’Ka = 0.0375 BTU/(hr.pie.F).Te = 380 F Ta = 80 F.De = 2.375´1. DETERMINAR LA TASA DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR
PIE DE TUBERIA.
q’ = q/L = 2 ka [Te – Ta] / ln [Da / De] Como De= 2re = 2.375´ y
Da = 2 re + 2 xa = 2.375pul + 2 x 1pul = 4.375 pul.
2 x x 0.0375 BTU/(hr.pie.F). X (380 F - 80 F.)Luego q’ = ln (4.375 pul / 2.375pul )
= 116BTU/(hr.pie.F).
CONDUCCION