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TRANSFERENCIA DE CALOR. Transferencia de Calor Se puede definir como la transmisión de energía de una región a otras, como producto de la diferencia de.

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1 TRANSFERENCIA DE CALOR

2 Transferencia de Calor Se puede definir como la transmisión de energía de una región a otras, como producto de la diferencia de T entre ellas. El flujo de calor se rige por una combinación de varias leyes físicas independientes.

3 Clasificación de Transferencia de Calor CONDUCCION RADIACION CONVECCION

4 Mecanismos de Conducción Por este mecanismo el calor puede ser conducido a través de sólidos, líquidos y gases. La conducción se verifica mediante la transferencia de energía cinética entre moléculas adyacentes. En la conducción la energía también se transfiere por medio de electrones libres, un proceso muy importante en el calentamiento de sólidos.

5 Aplicaciones Industriales Transferencia a través de: Paredes e Intercambiadores de calor. Grageado Granulado Forjado de Acero Congelados en Industrias de Alimentos. Acondicionamiento de Aire.

6 Intercambiadores de calor

7 ¿Como se verifica el proceso de Transferencia de Calor por conducción? 4 La conducción es un proceso mediante el cual fluye calor desde una región de alta temperatura a otra de baja temperatura, dentro de un medio determinado. 4 En estos procesos siempre se manifiesta un flujo continuo de calor de la región mas caliente a la mas fría.

8 Ley de Fourier para la conducción del calor 4 Permite cuantificar la rapidez del flujo de calor por conducción y establece que: q k = - k A (dt/dx) k: Conductividad térmica del material Btu/h*pie*F Kcal/h*m*C A: área transversal al flujo (pie 2 ); (m 2 ) dt/dx : Gradiente de temperatura (C/m) ; (F/pie)

9 PERFIL DE TEMPERATURA

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11 Conductividad Térmica 4 La conductividad térmica depende de la naturaleza del material en el cual se este manifestando el proceso de transferencia de calor 4 k sólidos > k líquidos > k gases 1 BTU/(h pie ºF) = 4,1365x10 -3 (cal/(s cm ºC)) 1 BTU/(h pie ºF) = 1, (W/mºK)

12 Conductividad Térmica de metales Metal Conductividad térmica K (W/m·K) Aluminio Acero 45 Cobre Latón 85.5 Plata Plomo 34.6

13 Conductividad Térmica de materiales aislantes Material Conductividad térmica K (W/m·K) Asbesto 0,151 (0 ºC) 0,168 (37,8ºC) 0,190(93,3ºC) Corcho 0,0433 Algodón 0,055 (0 ºC) 0,061 (37,8ºC) 0,068(93,3ºC) Lana de Vidrio 0,030 (-6,7ºC) 0,0414 (37,8ºC) 0,0549 (93,3ºC) Pino 0,151 Fibra aislante 0,048 Concreto 0, 762

14 Conducción a través de una placa plana o pared, con k=cte 4 Se aplica la ley de Fourier q k = - k A (dt/dx) T caliente T 1 T fría T 2 L q k = - T / (L/A k) L/Ak : Resistencia Térmica L/Ak = R k

15 ¿ Como se relaciona T con x ? 4 Existe una relacion lineal. T T 1 T 2 0 X Distancia q k = - T / (L/A k) q k = - (T 2 - T 1 ) / R k q k = Fuerza impulsora Resistencia

16 Mecanismos de Convección 4 La transferencia de Calor por convección implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscopicos de porciones calientes y frías de un gas o un liquido. 4 La eficiencia de transferencia de calor por convección depende básicamente de la eficiencia del movimiento del mezclado del fluido.

17 ¿ Cómo se verifica el proceso de Transferencia de Convección? 4 El calor fluye primero por conducción desde la superficie hacia las partículas del fluido. La energía transferida servirá para incrementar la temperatura y la energía interna del fluido. 4 El mecanismo de transferencia en el fluido ocurre desde una región de alta temperatura hacia una zona de baja temperatura. 4 La energía se almacena en la partículas del fluido y se transporta como resultado del movimiento de masa.

18 Tipos de Convecciones Se clasifican de acuerdo a como se induce el flujo: CONVECCION FORZADA CONVECCION LIBRE O NATURAL

19 Convección Forzada 4 Ocurre cuando se alimenta un flujo de fluido sobre una superficie sólida, por medio de una bomba o un ventilador. 4 Cuando el movimiento de mezclado es inducido por algún agente externo. Ejemplo: Secado

20 Equipos de Secado

21 CAMARA DE SECADO

22 Mecanismos de Radiación 4 La transferencia de Calor por radiación, es la transferencia de energía a través del espacio por medio de ondas electromagnéticas. 4 Corresponde al proceso en el cual el calor fluye desde un cuerpo de alta temperatura a un cuerpo de baja, cuando están separados por un espacio que puede ser el vacío (Hornos). 4 Este mecanismo ocurre a altas temperaturas. 4 No se requiere de un medio físico, para que exista radiación.

23 ESPECTRO DE RADIACION

24 MECANISMOS COMBINADOS


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