Examen Transferencia Calor

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CONTENIDO        

Introducción        3

Objetivos        3

Marco teórico        3

Transferencia de calor        3

CONDUCCIÓN        4

CONVECCIÓN        4

RADIACIÓN        4

Sistemas radiales        4

Conductancia        4

Aletas        5

Generalidades del motor        5

Planteamiento del Problema no. 1        1

Cálculo y Análisis        1

ANÁLISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR PARA UN TUBO DE COBRE TIPO K PARA LÍQUIDO SIN AISLAR        2

Entrada de datos        2

Análisis para un tubo de 3/4 de diámetro en la tubería líquida        2

Análisis para tubo de 5/8 de diámetro en la tubería líquida        3

Análisis para tubo de 1/4 de diámetro en la tubería líquida        3

Análisis para tubo de 1/2 de diámetro en la tubería líquida        3

Análisis para tubo de 3/8 de diámetro en la tubería líquida        3

Transferencia de calor total de la tubería de líquido de cobre tipo k sin aislar        3

ANÁLISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR PARA UN TUBO DE COBRE TIPO K PARA LÍQUIDO CON AISLANTE DE FIBRA DE VIDRIO DE 5/8        4

Análisis para tubo de 3/4 de diámetro en la tubería líquida        4

Análisis para tubo de 5/8 de diámetro en la tubería líquida        4

Análisis para tubo de 1/4 de diámetro en la tubería líquida        4

Análisis para tubo de 1/2 de diámetro en la tubería líquida        4

Análisis para tubo de 3/8 de diámetro en la tubería líquida        4

Transferencia de calor total de la tubería de líquido de cobre tipo k aislada        5

ANÁLISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR PARA UN TUBO DE COBRE TIPO K PARA GASES SIN AISLANTE        5

Transferencia de calor total en la tubería de cobre tipo k para gases        6

ANÁLISIS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR PARA UN TUBO DE COBRE TIPO K PARA GASES CON AISLANTE DE FIBRA DE VIDRIO DE 5/8        6

Transferencia de calor total en la tubería de cobre tipo k para gases        7

GRÁFICA DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN FUNCIÓN DEL RADIO        7

Planteamiento del Problema no. 2        9

Cálculo y Análisis        10

CODIFICACIÓN DEL EJERCICIO EN MATLAB        10

Entrada de datos, resistencias térmicas y temperaturas        10

Primer tramo de pared        11

Segundo tramo de pared        11

Tercer tramo de pared        11

Sección del techo        11

Cálculo de la resistencia térmica total        12

Cálculo de la unidad de conductancia global        12

Cálculo del flujo de calor por conducción        12

Planteamiento del Problema no. 3        18

Cálculo y Análisis        18

CODIFICACIÓN DEL EJERCICIO EN MATLAB        18

CASO 1: TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN        18

Gráfica de la distrib0075ción de la temperatura        18

Calculando el vector de calor        19

Desarrollando las gráficas de distribución de temperatura.        19

CASO 2: TRANSFERENCIA DE CALOR ADIABÁTICA        19

CASO 3: TRANSFERENCIA DE CALOR CON TEMPERATURA ESTABLECIDA        19

CASO 4: TRANSFERENCIA DE CALOR EN UNA ALETA INFINITA        20

EFECTIVIDAD DE LA ALETA        20

Conclusiones        21

BIBLIOGRAFÍA        24

Introducción

     Sin lugar a dudas la Transferencia de Calor como ciencia es una de las más importantes disciplinas que rigen la naturaleza; el presente trabajo comprende el estudio y análisis de los diferentes problemas de transferencia de calor que se dan en un sin número de  áreas  como ser, un sistema de tuberías y conductos de aire en un edificio, el análisis de transferencia de calor que se debe de hacer para poder climatizar un lugar determinado con diferentes condiciones de diseño y por el ultimo, un estudio de cómo podemos aumentar la disipación de  calor en las aletas de una motocicleta dadas las altas temperaturas que se provocan por la combustión al interior del cilindro.

    Al análisis de estos tres escenarios se presentarán valores, tablas y gráficas obtenidos en Matlab, una muy útil herramienta para realizar este tipo de cálculos.

Objetivos

• Presentar un análisis de la tubería y conductos para el aislamiento de refrigerante a la CONSTRUCTORA OSSA LOPEZ S.A. para el edificio de laboratorios de la Dirección Nacional de Investigación Criminal de Tegucigalpa HONDURAS, y que mejor se adapte a las condiciones dadas.
• Calcular la transferencia de calor que se da en dos salones de conferencias, tanto en las paredes como en el techo, considerando los elementos necesarios para el estudio de transferencia de calor y así llevar a cabo el plan de climatización del lugar.  
• Analizar la disipación de calor que ocurre en el motor de una motocicleta refrigerada por aire, a través de un juego de aletas que lo conforman desde el cilindro hasta la culata de dicho motor.

Marco teórico

Transferencia de calor

     En física, proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

CONDUCCIÓN

     En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor.

CONVECCIÓN

     Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina convección natural.

RADIACIÓN

     La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces un comportamiento cuantizado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas.

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