3. TRANSMISIÓN DE CALOR.ppt

7/25/2019 3. TRANSMISIN DE CALOR.ppt

1/23

TRANSMISIN DEL CALOR

CONDUCCINCONVECCINRADIACIN


2/23

CONCEPTO DE FLUJO

Una magnitud fsica

ACa!"ct#! $#ct%!ia& Una su'#!(ci#

S

F&u)% d#Aa t!a$*s d# &a su'#!(ci#S

A

SA = cos= SACANTIDADESCALAR


3/23

F&u)% d# ca&%!

En#!ga +u# at!a$i#sa unasu'#!(ci# '%! unidad d# ti#m'%

P%t#nciaEn#!ga

Ti#m'%

P%t#ncia ,-ati%s

D#nsidad d# .u)%

P%t#ncia +u# at!a$i#sa una su'#!(ci#'%! unidad d# ti#m'% / unidad d#"!#a A

P%t#ncia0!#a1ati%s2m

3

dx

dTkAQ =

dxdTk

AQ

=

x)(xTT=


4/23

M#canism%s d#t!ansmisi4n d#

ca&%!

C%nducci4n5 t!ansf#!#ncia d##n#!ga d#sd# cada '%!ci4nd# mat#!ia a &a mat#!ia

ad/ac#nt# '%! c%ntact%di!#ct%6 sin int#!cam7i%6m#8c&a % .u)% d# cua&+ui#!mat#!ia&

C%n$#cci4n5 t!ansf#!#nciad# #n#!ga m#diant# &am#8c&a ntima d# distintas'a!t#s d#& mat#!ia&5 s#'!%duc# m#8c&ad% #int#!cam7i% d# mat#!ia

C%n$#cci4n natu!a&5 #&%!ig#n d#& m#8c&ad% #s &adif#!#ncia d# d#nsidad#s

+u# aca!!#a unadif#!#ncia d#t#m'#!atu!a

C%n$#cci4n f%!8ada5 &acausa d#& m#8c&ad% #s unagitad%! m#c"nic% % unadif#!#ncia d# P5

$#nti&ad%!#s6c%m'!#s%!#s9 im'u#sta#:t#!nam#nt#

Radiaci4n5 t!ansf#!#ncia d# #n#!ga m#diada '%!%ndas #ct!%magn*ticas6 #manadas '%! &%s cu#!'%sca&i#nt#s / a7s%!7idas '%! &%s cu#!'%s f!%s


5/23

Laconduccin

#s #& ;nic% m#canism% d# t!ansmisi4n d#&ca&%! '%si7 #n &%s m#di%s s4&id%s %'ac%s

Cuand% #n tas m#di%s #:ist# un g!adi#nt# d#t#m'#!atu!a6 #& ca&%! s# t!ansmit# d# &a !#gi4n d# ma/%!t#m'#!atu!a a &a d# m#n%! t#m'#!atu!a d#7id% a& c%ntact%

di!#ct% #nt!# "t%m%s

CONDUCCIN


6/23

C%nducci4n L#/ d# F%u!i#!5 d#t#!minaci4n d#& .u)% d#

dx

dTkAQx =

(Estado estacionario)

Ca&%! difundid%'%! unidad d#ti#m'%

C%nducti$idad t*!mica !adi#nt# d#t#m'#!atu!a


7/23

C%nducti$idad#s t*!micas d# a&gun%s mat#!iasa t#m'#!atu!a am7i#nt#

k

@u#n%s c%nduct%

Ma&%s c%nduct%!

La c%nducti$idadt*!mica cam7ia c%n#& #stad% d# ag!#gaci4n

'#!% &a ca'acidad d# t!ans'%!t# d# ca&%! n%d#'#nd# s4&% d# &a c%nducci4n


8/23

C%nducti$idadt*!mica

0!#aA

Es'#s%!

Ca&%! t!ansf#!id% #n #&ti#m'% t

EJEMPLO =5CONDUCCIN DEL CALOR


9/23

Clculo del fujo de calor a travs del tabique de unahabitacin, de 34 cm de espesor, siendo las temperaturasinterior e!terior de "" #C $ #C respectivamente% &mese

como valor de la conductividad k' %"$ *m+*- +%

150

34.0

522 =

=

= mK

xx

TT

dx

dT

fueradentro

fueradentro

25.125025.0

=== mW

dx

dTk

S

Q

.radiente de temperaturas

/ensidad de fujo&0uera

!dentro

!0uera

.radiente de temperaturas constante la temperatura var1a linealmente

.radiente de temperaturas constante densidad de fujo constante

%34 m

dxdT

S

Qx

&dentro


10/23

2esistencias trmicas

Cuando el calor se transere a travs de una pared aparece una

resistencia a la conduccin

x

TTk

A

Q 12 =

x

T T" kx

TT

/

12=

Conductividad

R

TT 12 =

R

T=

2esistencia trmica en +*m"*-

imilitud con circuitos elctricos

R

I

0V R

VI 0=

R

T

A

Q =


11/23

Ejemplo% 2esistencias en serie

2

2

"

2esistencia equivalente ' suma de resistencias

EjemploCalc5lese la resistencia trmica de la pared de unre0ri6erador, 0ormada por tres capas de material,

cuos espesores son, de dentro a0uera " cm, cm 3 cm% 7as conductividades trmicas de lostres materiales son, respectivamente, %"$, %$ %" * m+ *-+%

08.025.0

02.0

1

11 ==

=

k

xR +*m"*-

00.205.0

10.0

2

22 ==

=

k

xR +*m"*-

15.020.0

03.0

3

33 ==

=

k

xR +*m"*-

2esistencias en serie

23.2321 =++= RRRR +*m"*-

2 2"

" 3(cm)


12/23

1 2ln ln

( )

ln

r aT Tb r

T ra

b

+ =

http899science:orld%:ol0ram%com9phsics9Clinder;eat/i?7@ "8C@A/BCCDA EA E7 7>EA&@ /E BA &BFE2G

T

T"

a

b

r

r


13/23

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

300

320

340

360

380

400

T(C)

r(m)

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

300

320

340

360

380

400

T(C)

r(m)

4 #- 3 #-

cm%$


14/23

c

k

=

/i0usividad trmica m"s+

R

TTc

x

TTc

x

TTk

A

Q 121212/

=

=

=

kxc

TTc

/

12

=

x

TTk

A

Q 12 =

kx

TT

/

12=R

TT 12 =

R

T=

Calor espec1co


15/23

Cuando un fuido caliente se mueve en contacto con unasupercie 0r1a, el calor se transere hacia la pared a un ritmoque depende de las propiedades del fuido si se mueve porconveccin natural, por fujo laminar o por fujo turbulento%

Conveccin

Conveccin natural Hlujo laminar Hlujo turbulento

Conveccin 0orIada


16/23

C@AJECCDA

7a conveccin es un 0enmeno detransporte (materia ener61a) que

tiene su ori6en en di0erencias dedensidad%

Cuando un fuido se calienta, see!pandeK en consecuencia sudensidad disminue%

i una capa de material ms 0r1a

ms densa se encuentra encimadel material caliente, entonces elmaterial caliente asciende a travsdel material 0r1o hasta lasupercie%

El material ascendente disipar su

ener61a en el entorno, se en0riar su densidad aumentar, con locual se hundir reiniciando elproceso%


17/23

7e de en0riamiento de Ae:ton

ThATThAQ == )(

&emperatura supercial &emperatura del fuido libre

Coeciente deconveccin

upercie deintercambio

&supercial

& fuido libre

Capa l1mite &


18/23

L

Jalores t1picos del coeciente de conveccin


19/23

/istancia

Jelocidad Jelocidad

/istancia

7aminar&urbulent

o

?erles de velocidad


20/23

upercie

/istribucin de

temperaturas

/istancia

&emperatur

a

Capal1mite

( )fsx TThA

q=

& supercie sT

& fuido libre(re6in de temperaturauni0orme)

fT

7e de Ae:ton delen0riamiento

?erles de temperaturas

( )h

TT

A

q fsx

/1

=

R

T=


21/23

Jiscosidad8 propiedad molecular que representa la resistencia del fuido a

/entro de un fujo, la viscosidad es la responsable de las 0uerIas de0riccin entre capas adacentes de fuido% Estas 0uerIas sedenominan de es0uerIo cortante (Mshearin6 stressN) dependen del6radiente de velocidades del fuido%

z

c

A

F

==

Jiscosidad dinmica

.radiente develocidad

(?a * s'A*s9m")

( ?a * s ' ?oise)

z

c

c+dc

F

A


22/23

=Jiscosidad cinemtica (m"s+)

Hluidos viscosos 0riccin entre capas, disipacin ener61a cintica como

aportacin de ener61a para mantener el fujo

Hluidos viscosos en r6imen laminar 0riccin entre capas, disipacin co

e!isten intercambios de ener61a entre capas adacentes de fuido


23/23

Hlujo laminar fujo turbulento

lclc =

=ReA5mero de 2enolds

i 2e O 2e C2G&C@ 26imen laminar

i 2e P 2e C2G&C@ 26imen turbulento

Jalores t1picos

upercie plana8 2e C2G&C@ $+$

Conducto cil1ndrico8 2e C2G&C@ ""

3. TRANSMISIÓN DE CALOR.ppt

Documents

Transcript of 3. TRANSMISIÓN DE CALOR.ppt