Mecanismos de Transporte de Calor

Mecanismos de Transporte de Calor

La transferencia de calor es un proceso mediante el cual se transmite energía de un medio material a otro de menor temperatura, estudia las velocidades a las cuales el calor se intercambia entre fuentes de calor y recibidores.

Existen tres tipos de mecanismos de calor:

• Conducción de calor

• Convección de calor

• Radiación de calor

Conducción de calor

La conductividad calórica K es una propiedad que interviene en la mayor parte de los problemas de transmisión de calor. La conductividad calorífica puede ser a través de un gas líquido o sólido.

∆

Para valores de ∆𝑇 pequeños se cumple la ecuación = 𝐾 esta ecuación describe los procesos de conducción que tiene lugar en sólidos, líquidos y gaseosos.

Ley de Fourier

𝑑𝑇

𝑞 = −𝑘𝐴

𝑑𝑥

•

•

•

• q= rapidez de transferencia de calor k= constante de conductividad térmica A= área

= gradiente de temperatura

De forma tridimensional la ley de Fourier: establece que el vector densidad de flujo de calor que es proporcional al gradiente de temperatura 𝑣̅𝑇 𝑞 = −𝑘𝑣̅𝑇

Convección de calor

Es la trasferencia de calor entre paredes relativamente calientes y frías de un fluido por medio de una mezcla y esta se debe al movimiento del fluido

Ley de enfriamiento de Newton

q= h A(𝑇 − 𝑇

•

•

•

• h= constante de conductividad

𝑇 =temperatura final

𝑇 = temperatura inicial

A= área de contacto

𝛽 𝑔 𝜌 𝐿 ∆𝑇 𝛽 𝑔 𝐿 ∆𝑇

𝐺𝑟 = =

𝜇 𝜈

𝐶𝑝 𝜇

𝑃𝑟 =

𝑘 Nu= 𝑎(𝐺𝑟 Pr)

Nu=

Radiación de Calor

Involucra de trasferencia de radiante desde una fuente, a un recibidor. Parte de energía se absorbe por el recibidor y parte es reflejada por el mismo

Ley de Stefan – Boltzman

• 𝜎= constante de Stefan – Boltzman (𝜎 = 5.67 . 𝑥10 𝑊 𝑚 𝑘

𝑞 = 𝜎𝐴 (𝑇 − 𝑇 ) • A= área

• 𝑇 = temperatura inicial

• 𝑇 = temperatura final

Calculo de conductividad calorífica (k)

Existen 3 métodos para calcular la conductividad calorífica (k), que son los siguientes:

• Método ownes

Son métodos gráficos

• Método lenoir

• Método de Chapman

• K= conductividad térmica

• T= temperatura

• M= peso molecular

𝑘 = 1.9891𝑥10

𝜎 Ω • 𝜎= parámetro lennard – Jones

• Ω = conductividad

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