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Asignatura: Trasmision de Calor, Profesor: Jose Ignacio Gutierrez Ortiz, Carrera: Ingeniero Químico, Universidad: UPV-EHU
Tipo: Apuntes
1 / 48
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eman ta zabal zazu universidaddel país vasco
euskal herriko unibertsitatea^ MFTC Dpto. de Ingeniería Química
Transmisión de Calor por conducción
Transmisión
de
calor
por
conducción
en
estado
estacionario.
Ley
de
Fourier:
Conductividad
térmica.
Conducción
de
calor
a^
través
de
sólidos:
placas
planas,
cilindros
y^
esferas.
Superficies
extendidas:
aletas.
Conducción
unidireccional
con
generación
uniforme
de
energía.
Conducción
en
dos
y^
tres
direcciones.
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euskal herriko unibertsitatea^ MFTC Dpto. de Ingeniería Química
Transmisión de Calor por conducción
o^
Por
este
mecanismo
el
calor
puede
ser
conducido
a través
de
sólidos,
líquidos
y^
gases.
o^
La
conducción
se
verifica
mediante
la
transferencia
de
energía
cinética
entre
moléculas
adyacentes.
o^
En
la
conducción
la
energía
también
se
transfiere
por
medio
de
electrones
libres,
un
proceso
muy
importante
en
el
calentamiento
de
sólidos.
o^
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.
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Transmisión de Calor por conducción
La
conductividad
térmica
depende
de
la
naturaleza
del
material,
k^ sólidos
k^ líquidos
k
gases
1 BTU/(h
pie
o^ F)
4,1365x
‐^3 cal/(s
cm
o^ C)
1 BTU/(h
pie
o^ F)
W/(m
k^ gases
k^ líquidos
k^ sólidos
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Transmisión de Calor por conducción
La
dependencia
de
k^
con
se
puede
determinar
de
la
siguiente
ecuación: k^
=^ a
b
+^ c
Donde T
Temperatura a, b,
c^
Constantes
Metal
Conductividad
térmica
a^300
K^
k^ (W/m
K)
Aluminio
237
Acero
80
Cobre
401
Latón
110
Plata
429
Plomo
35,
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euskal herriko unibertsitatea^ MFTC Dpto. de Ingeniería Química
Transmisión de Calor por conducción
Ecuación de transferencia de calor por conducción
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Transmisión de Calor por conducción
Ecuación de transferencia de calor por conducción
x
x x x^
Δ+
y
y y y^
Δ+
z
z z z^
Δ+
g
g^
p
acum
ρ
Entra
y^
sale
Genera Acumula
Donde
es
la
velocidad
con
la
que
se
genera
energía
por
unidad
de
volumen,
J/(s
m
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Transmisión de Calor por conducción
Trasferencia de calor en placa plana, unidimensional y en estadoestacionario
T^ t
q k T z
T y
T x
g
∂ ∂
∂ ∂
∂ ∂
(^1) α
2 2
2 2
2 2
&
(^0) =
⎞+⎟ ⎠ ⎛⎜ ⎝
∂ ∂ ∂+∂ ⎞⎟⎟⎠ ⎛⎜⎜⎝
∂ ∂ ∂+∂ ⎞⎟ ⎠ ⎛⎜ ⎝
∂ ∂ ∂^ ∂
qg T z k z
T y k y
T x k x^
&
(^0) = ⎞⎟ ⎠ ⎛⎜ ⎝
∂ ∂ ∂ ∂
T^ x k x En
condiciones
de
estado
estacionario
En
condiciones
de
estado
estacionario,
sin
generación
de
calor
y
en
una
dirección
Si^
k^ es
constante
,^ realizando
la
doble
integración:
1
1 2
2 1 2 1
)
( ) (
) ( ) 0 ( ) 0 (
s
s s
s s
T x L T T x T
T L T L x
T
T
x
C x C x T
=
=
=
=
=
La
temperatura
varía
de
forma
lineal
con
la
posición.
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Transmisión de Calor por conducción
Para
calcular
el
flujo
de
calor
utilizamos
la
ecuación
de
Fourier:
x x^
2
1
s s
x^
L^ Ak
R
R
T T
Ak L
T T
q cod
cod
s s
s s x
=
−
=
−
=^
)
(
/
)
(^
2 1
2 1
La
resistencia
a^
la^
transmisión
de
calor
por
conducción:
2
1
s s
x x^
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Transmisión de Calor por conducción
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Transmisión de Calor por conducción
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Transmisión de Calor por conducción
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Transmisión de Calor por conducción
Superficies extendidas^ Se utilizan para aumentar la velocidad de transferencia de calordesde un sólido a un fluido contiguo.
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Transmisión de Calor por conducción
Superficies extendidas
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Transmisión de Calor por conducción
Superficies extendidas
Cambiamos la variable Temperatura como:
Siendo
Integrando dos veces Condiciones limitantes son: para x=0 la temperatura de la aleta será igual a la temperatura de la pared
