Transferencia de calor Ciclo – Verano 2015 Ing. Beatriz Salvador

RADIACION

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

CONDUCCION

CONVECCION 𝑞

𝐴= −𝑘

𝑑𝑇

𝑑𝑥

𝑸 = 𝒉𝑨(𝑻 − 𝑻∞)

𝑸 = 𝜺. 𝝈. 𝑨(𝑻𝒔𝟒 − 𝑻𝒂𝒍𝒓𝒅

𝟒 )

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MECANISMOS SIMULTÁNEOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Existe tres mecanismo de transferencia de calor , pero no pueden existir los tres en un medio.

Un solido puede comprender conducción y radiación pero no convección .

Ecuación de la Conducción de Calor

La transferencia de calor tiene dirección y magnitud La conducción en un medio es estacionario o estable

cuando la temperatura no varia con el tiempo La conducción no es estacionario o transitorio

cuando varia con el tiempo. La conducción de calor puede ser unidimensional,

bidimensional y tridimensional .

Área

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Transferencia de Calor

Estacionaria Transitoria

𝑸 𝟏 𝑄 1 = 𝑄2

𝑄 1 = 𝑄2

𝑸 𝟏

15°C 7°C

12°C

5°C 15°C 15°C 7°C 7°C

Régimen Transitorio Régimen Estacionario

Q

Unidemensional

Bidimensional Ley de Fourier Q=-Ka(dt/dx)

Transferencia de Calor Multidimensional

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Transferencia de Calor Multidimensional

Transferencia bidimensional de calor en una barra rectangular larga.

Transferencia de calor a traves de la ventana de una casa se puede considerar como unidimensional

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Ecuación de la Conducción de Calor en una Pared Plana Grande

El balance de energía se puede expresar como:

Razón de conducción

de calor en x

Razón de conducción de calor en

x+Ax

Velocidad de generación

de calor en el interior del elemento

Razón de cambio del

contenido de energía del elemento

𝑄 𝑥 − 𝑄 𝑥+∆𝑥 + 𝐸 𝑥𝑔𝑒𝑛,𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =∆𝐸𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜

∆𝑡

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La conducción de calor en REGIMEN TRANSITORIO en una pared delgada es:

Conductividad Variable 𝜕

𝜕𝑥𝑘𝜕𝑇

𝜕𝑥+𝑒𝑔𝑒𝑛

𝑘= 𝜌𝑐

𝜕𝑇

𝜕𝑡

La conductividad térmica k de un material depende de la temperatura y de x. Se puede suponer que la conductividad térmica permanece constante como valor promedio :

Conductividad Constante 𝛿2𝑇

𝛿𝑥2+𝑒𝑔𝑒𝑛

𝑘=1𝜕𝑇

∝ 𝛿𝑡

∝=𝑘

𝜌𝐶

difusividad térmica

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Ecuacion de la conduccion de calor en un Cilindro Largo