Coeficiente de transmisión de calor y balance macroscópico de energía

Presentación del tema: "Coeficiente de transmisión de calor y balance macroscópico de energía"— Transcripción de la presentación:

1 Coeficiente de transmisión de calor y balance macroscópico de energía
TEMA 9 Coeficiente de transmisión de calor y balance macroscópico de energía Balance macroscópico de energía. Transporte de energía: Coeficiente de transmisión de calor. Correlación de valores experimentales. Ordenes de magnitud. Ecuaciones de correlación. Coeficiente global de transmisión de calor.

2 Balance macroscópico de energía
De forma más compacta:

3 En régimen estacionario (w1 = w2):
Simplificaciones habituales en procesos con transmisión de calor/trabajo: Efectos de energía cinética, potencial y trabajo despreciables. Para evaluar el término de entalpía:

4 Ejemplo: Mezcla de dos corrientes de gases ideales
Régimen turbulento. Estado estacionario. Balance de materia: Balance de cdm: Balance de energía: Ecuación de estado:

5 Transporte de energía: Coeficiente de transmisión de calor
Q = Flujo de calor en la interfase, h = coeficiente de transmisión de calor, A = superficie, DT = diferencia característica de temperatura. Definición 1) Flujo en conducciones FLUJO To1 To2 Tb1 Tb2 Posibles definiciones del coeficiente:

6 2) Flujo alrededor de cuerpos sumergidos
Correlación de valores experimentales de coeficientes de transmisión de calor: análisis dimensional. PROBLEMA: Convección forzada en tubos. Flujo estacionario. Perfil de velocidad a la entrada conocido: v1(r, ). Temperatura en la pared constante: To (> Tb1). Propiedades físicas constantes:  , µ, Cp, k. Flujo de calor en la pared:

7 Variables adimensionales:
Número de Nusselt: Cálculo del perfil de temperatura: Ecs. adimensionales de continuidad, movimiento y energía: Condiciones límite: Resolviendo e integrando: Para perfiles de velocidad desarrollados:

8 Ordenes de magnitud de los coeficientes de transmisión de calor

9 Algunas ecuaciones de correlación

10 Coeficiente global de transmisión de calor
Coeficiente global (definición sobre la superficie fría): Fluido Caliente TC Fluido Frío Pared T1 T2 TF  Etapas individuales en serie: Reordenando: