Transferencia de Calor

transferencia de calor

Tema 3 Materia: mecanismos de Transferencia Autor: Arizbeth Cerón Hernández Junio 2023

esto es un Índice

3.2 Ley de Fourier d ela tansferencia de calor

3.3 Ley de Newton del enfriamiento

3 Introducción

3.1 Mecanismos en la transferencia de calor (conducción, convección y radiación)

3.4 Ley de Stefan-Boltzman de la radiación

3.3 Estimación de la conductividad

Introducción

Transferencia de calor

Condiciones de operación: área de transferencia, patrones de flujo.

Objetivo: transferir calor

Mediante las operaciones de transferencia de calor se desea cambiar el contenido térmico de las corrientes de un proceso ya sea enfriando, calentando, evaporando, o condensando las corrientes.

Leyes de la naturaleza:Conducción, Convección, Radiación.

Equipos:Condensadores, radiadores, rehervidores, intercambiadores de calor.

La transferencia de calor

• Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor al fenómeno físico que consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro

Fuente: https://concepto.de/transferencia-de-calor/#ixzz84nwaLip4

Conceptos Básicos

recordando...

Calor

Se define como la energía en transición o movimiento entre dos cuerpos o sistemas, y proviene de una diferencia de temperatura entre ellos. Se representa por Q y sus unidades Joule (J), Calorías (Cal) (Geankoplis, 2006).

Capacidad calorífica

También llamada capacidad térmica de un Cuerpo (C), es la relación entre la cantidad de calor recibida por un cuerpo y la variación de temperatura (ΔT°) 𝑪=𝑸/(∆𝑻°) [𝑱/(°𝑪)] Es la capacidad de cada cuerpo o materia de recibir o ceder calor.

Capacidad calorífica y calor especifico

Calor específico

Capacidad calorífica y calor especifico

calor latente y calor sensible

Calor latente: es aquel que causa en el cuerpo un cambio de estado físico (solido, liquido, gas), sin que se produzca variación de temperatura. 𝑄_𝐿=𝑚𝐿 Calor sensible: es la cantidad de calor recibida o sedida por un cuerpo al sufrir una variación de temperatura sin que cambie de estado físico. 𝑄_𝑠=𝑚𝑐∆𝑇°

Calor latente y calor sensible

mecanismos de transferencia de calor

• Cuando dos cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto entre si, se produce una transferencia de calor desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. La transferencia de calor se puede realizar por tres mecanismos físicos: conducción, convección y radiación (Geankoplis, 2006).

Mecanismos de transferencia de calor

Conducción

Radiación

Convección

La radiación térmica es la energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura finita. Aunque centraremos nuestra atención en la radiación de superficies sólidas, esta radiación también puede provenir de líquidos y gases. Sin importar la forma de la materia, la radiación se puede atribuir a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas. (Azul, s.f.)

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. .

La convección es la transferencia de masa o la transferencia de calor debido al movimiento a granel. El proceso de transferencia de calor entre una superficie y un fluido que fluye en contacto con ella se denomina transferencia de calor por convección.

mecanismos d etransferencia de calor

lEY DE FOURIER PARA LA TRANSFERENCIA DE CALOR

• Los tres tipos principales de velocidad de transferencia: transferencia de momento lineal, transferencia de calor y transferencia de masa. Están caracterizados en su aspecto mas fundamental por la misma ecuación:

sOLUCIÓN

eJEMPLO:

• Calcule la pérdida de calor por m2 de área de superficie para una pared constituida por una plancha de fibra aislante de 25.4 mm de espesor, cuya temperatura interior es de 352.7 K y la exterior de 297.1 K.

La cantidad de calor que se transmite por conducción está dada por la ley de Fourier

• La ecuación anterior debe integrarse según la geometría del cuerpo. Por ejemplo la conducción a través de paredes está dada por:
• Donde:
• R es la resistencia
• 1/(𝑥/𝑘𝐴)

• La conducción en cuerpos cilíndricos está dada por:

• La conducción a través de cuerpos cilíndricos.

Ejemplo

• Una tubería de acero de 2 pulgadas de diámetro transporta vapor a 130 ° C. La tubería está aislada con 1.25 pulgadas de un material cuya conductividad térmica es de 0.0862 kcal /h m ° C. Si la temperatura de la superficie del aislante es de 50 ° C ¿Cuánto calor se pierde en 100 m de tubería?

Conclusiones

• Los mecanismos de transferencia de calor son 3 conducción, convección y radiación.
• Se llevan a cabo en diferentes geometrias , y su uso es muy amplio en la industria estas caracteristicas son aprovechadas para distintas operaciones unitarias.
• Los tipos de transferencia de calor tienen gran aplicabilidad en la teoría de fluidos, en aplicaciones industriales en la rama de la ingeniería.
• Mediante las operaciones de transferencia de calor se desea cambiar el contenido térmico de las corrientes de un proceso ya sea enfriando, calentando, evaporando, o condensando la corrientes. El aumento de temperatura se utiliza para llevar a cabo una reacción química, para vaporizar una corriente líquida o para destilar.

Referencias bibliográficas

• CBenitez, J. T. (2002). Principles and Modern Applications of Mass Transfer Operations. https://download.e-bookshelf.de/download/0000/5725/78/L-G-0000572578-0002358222.pdf
• Çengel, Y. A. (2011). TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA. Geankoplis, C. J. (2006).
• Procesos de transporte y principios de procesos de separación: (incluye operaciones unitarias).

• López, U. (s. f.). Transferencia de calor. http://gmc.geofisica.unam.mx/papime2020/index.php/videos-articulo/46-transferencia-%20de-calor
• McCabe, W. L., & Smith, J. C. (1965). Unit Operations of Chemical Engineering.

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