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Radiación y Calderas, Resúmenes de Investigación de Operaciones

Investigación sobre transferencia de calor a través de radiación y tipos de calderas.

Tipo: Resúmenes

2020/2021

Subido el 11/09/2021

elideth-beatriz
elideth-beatriz 🇲🇽

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
CAMPUS COATZACOALCOS-MINATITLÁN
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
ING. QUÍMICA
E.E. OPERACIONES DE
TRANSFERENCIA DE CALOR
DOCENTE: GUSTAVO ANGEL
ROBELO GRAJALES
EQUIPO “URANIO GRIS”
INTEGRANTES:
BEATRIZ HIPOLITO ELIDETH
BERNAL SEGURA CATALINA
DOMÍNGUEZ FLORES
HUMBERTO ANTONIO
PRIETO MALDONADO GIOVANI
ROA HERNÁNDEZ MARÍA
FERNANDA
SANCHEZ MORALES JUDITH
DEL C.
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¡Descarga Radiación y Calderas y más Resúmenes en PDF de Investigación de Operaciones solo en Docsity!

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
CAMPUS COATZACOALCOS-MINATITLÁN
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
ING. QUÍMICA

E.E. OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR EQUIPO “URANIO GRIS” INTEGRANTES:  (^) BEATRIZ HIPOLITO ELIDETH  (^) BERNAL SEGURA CATALINA  (^) DOMÍNGUEZ FLORES HUMBERTO ANTONIO  (^) PRIETO MALDONADO GIOVANI  (^) ROA HERNÁNDEZ MARÍA FERNANDA  (^) SANCHEZ MORALES JUDITH

La mayor parte de los sólidos y los líquidos tienen un espectro continuo de

radiación, es decir, emiten energía en todas las longitudes de onda desde

cero a ∞, aunque la intensidad con que lo hacen depende fuertemente de

la región del espectro en la que se observa la radiación emitida.

Por el contrario, en el caso de gases y vapores, o en el caso de muchos

metales con la superficie pulida, se tiene un espectro de emisión selectivo.

Sólo se produce emisión a unas determinadas longitudes de onda. En

general, esta energía emitida se debe a transiciones entre los estados

electrónicos, vibracionales o rotacionales de los átomos o moléculas.

Para explicar la transmisión de calor

por radiación se tienen las leyes

de radiación, en esta recopilación

se hablará de:

-Ley de Kirchhoff: establece que si un

cuerpo (o superficie) está

en equilibrio termodinámico con

su entorno, su emisividad es igual

a su absortividad

-Ley de Stefan-Boltzmann: establece

que un cuerpo

negro emite radiación térmica con

una potencia emisiva hemisférica

total (W / m2) proporcional a la

cuarta potencia de su

temperatura.

LONGITUD DE ONDA Y La variación de la intensidad con el FRECUENCIA

tiempo del campo eléctrico

pasando por un punto dado puede

ser representada por una onda

senoidal que tiene longitud finita

de cresta a cresta, que es λ. El

número de ondas que pasan por un

punto dado en la unidad de tiempo

es la frecuencia de la radiación y el

producto de la frecuencia por la

longitud de onda es la velocidad.

DISTRIBUCIÓN DE LA

ENERGÍA RADIANTE

Un cuerpo a una temperatura dada emitirá radiación en el

rango completo de las longitudes de onda y no en una

longitud de onda simple. Esto se atribuye a la existencia

de una variedad infinita de osciladores lineales. Tales

medidas en un cuerpo dado producirán curvas para cada

temperatura emitida.

LA POTENCIA EMISIVA

La cantidad total de energía radiante emitida de

todas las longitudes de onda emitida por un

cuerpo por unidad de área y de tiempo, es la

potencia emisiva total E , BTU/(h)(pie

2

Planck fue el primero

en desarrollar una

ecuación que se

adapta a la curva de la

energía espectral a

cualquier temperatura.

Es dada por:donde I λ = intensidad de emisión monocromática,

BTU/(h)(pie^2 )(micrón)

λ = longitud de onda, micrones

C 1 y C 2 = constantes con valores 1.16 X

8

y 25

Un cuerpo negro es un

objeto teórico que absorbe

toda luz y energía radiante

que incide sobre él de

forma parcial o total. Si este

medio que la recibe es

transparente a la radiación

transmitirá una cantidad de

la energía a través del

cuerpo mismo.

Determinación experimental de la emisividad La determinación experimental de las emisividades de los materiales es difícil a altas temperaturas. Aquí se expone un método que es satisfactorio para la medida de emisividades en el rango de temperaturas ordinarias y puede ser aplicado al cálculo de problemas tales como la perdida de calor de un tubo en el aire por radiación solamente. El receptor de radiación consiste en un cilindro de cobre a , que está ennegrecido en el interior y altamente pulido en la parte externa. Con el propósito de absorber la radiación, se montan en el receptor dos discos de cobre b y b’ , extremadamente delgados, ennegrecidos y de alta conductividad. Los dos discos se conectan entre sí mediante un termocople muy sensible, de manera que se opongan uno al otro, midiéndose únicamente las diferencias netas en la cantidad de radiación. Esta medición se hace mediante un galvanómetro. La determinación experimental de las emisividades de los materiales es difícil a altas temperaturas. Aquí se expone un método que es satisfactorio para la medida de emisividades en el rango de temperaturas ordinarias y puede ser aplicado al cálculo de problemas tales como la perdida de calor de un tubo en el aire por radiación solamente. El receptor de radiación consiste en un cilindro de cobre a , que está ennegrecido en el interior y altamente pulido en la parte externa. Con el propósito de absorber la radiación, se montan en el receptor dos discos de cobre b y b’ , extremadamente delgados, ennegrecidos y de alta conductividad. Los dos discos se conectan entre sí mediante un termocople muy sensible, de manera que se opongan uno al otro, midiéndose únicamente las diferencias netas en la cantidad de radiación. Esta medición se hace mediante un galvanómetro.

Influencia de la temperatura en la potencia emisiva: ley de

Stefan-Boltzmann.

Ley de Stefan-Boltzmann

Si un cuerpo negro perfecto radia energía, la

radiación total puede ser determinada por la Ley de

Planck. Principiando con la ecuación del cuerpo

negro monocromático puede ser aplicada para

sumar toda la energía por integración del área bajo

la curva o a temperatura fija.

Intercambio de energía entre dos planos extensos paralelas. En la radiación es necesario calificar las condiciones bajo las cuales toda la radiación de la fuente es completamente recibida por el receptor. Esto ocurrirá si dos placas o planos radiantes son infinitamente grandes, de manera la cantidad de radiación se por las aristas de la fuente y las aristas del receptor, es insignificante. Si ambas placas o planos son cuerpos negros, la energía del primero es E_01=σT_1^4 y del segundo E_02=σT_2^4. Por definición del cuerpo negro, toda la energía que recibe es absorbida y el cambio neto por pie cuadrado entre dos planos mantenidos a temperatura constante es:

● Si dos planos no son cuerpos negros y tienen diferentes

emisividades, el intercambio neto de energía será diferente.

● Algo de la energía emitida por el primer será absorbida, y el resto se

radia hacia la fuente. Para dos paredes de tamaño infinito, se puede

estimar la radiación para cada pared.

● Esto es, si la primera pared emite energía en una cantidad por pie

cuadrado, y una emisividad la segunda pared absorberá y reflejará 1

de ella. La primera pared radiará de nuevo, pero en una cantidad.

Intercambio de energía entre dos planos paralelos de diferente emisividad. 𝑄 𝐴 = 𝜎 ( 1 𝜖 1 )

( 1 𝜖 2 ) 1

4 − 𝑇 2 4

Si este análisis se continúa como anteriormente,

el intercambio de energía se representará de

nuevo por una serie geométrica, y eI intercambio

neto entre la esfera interior y exterior está dado

por

La misma relación se

ve que es válida para

cilindros

concéntricos.

INTERCAMBIO DE ENERGÍA ENTRE CUALQUIER FUENTE Y CUALQUIER RECIBIDOR.

La superficie receptora, tal como los bancos de

tubos, es cilíndrica y puede oscurecer parcialmente

alga de la superficie desde el punto de vista de la

fuente.

Considere el arreglo de dos placas radiantes a temperaturas T, y T, como se muestra en la Fig. 4.4. Las dos placas no están una frente a la otra y por lo mismo tienen únicamente una vista oblicua una de la otra. La placa inferior presentada isométricamente en el plano horizontal, radia en todas direcciones hacia arriba y al exterior. Algo de la radiación de la superficie de la placa caliente dA1, cae en la segunda placa, pero no en una forma perpendicular a ella. La segunda placa dA2, reflejará algo de la energía incidente, pero