PRACTICA #2 TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION Y RADIACION

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

Lab.TC

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Grupo :413

PRACTICA #2 TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION Y RADIACION

Profesor: M.C. YANET VILLALOBOS MORALES

                                                   Grupo: 413   Día: JUEVES   Hora: M6

Semestre: enero- junio 2021

Fecha de entrega: 25 DE feb 2021

San Nicolás de los Garza Nuevo León

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Introduccin

Combinación del efecto de radiación y convección

La transferencia de calor puede tener lugar en alguno de los modos más comunes como la conducción, la convección, y la radiación. La conduccion es un proceso de transmision de calor basado en el contacto directo entre dos o más cuerpos, sin intercambio de materia. El calor fluye desde el cuerpo con mayor temperatura al de menor temperatura hasta que se llega un punto de equilibrio en el que ambos están a la misma temperatura. La propiedad que define la capacidad para conducir el calor en los materiales se le conoce como conductividad térmica, la cual es inverssa a la resistividad térmica. La resistividad térmica es la capacidad de los materiales para oponerse a la transferencia del calor. De manera breve, la convección se define como la conducción a través de una delgada capa del fluido adyacente a la superficie que transfiere el calor. Y por otra parte, la radiación no necesita de un fluido para transmitir calor, sino que se propaga energía electromagnética (fotones u ondas).

Como se observa en la imagen, se tienen los tres modos de

transferencia de calor:

- La convección se presenta en la conducción del calor a través del aire (fluido)

- La conducción en la varilla, se transmite desde la punta hasta el extremo opuesto

- La radiación al estar un poco alejado del fuego, el aire no es suficiente para que se de la convección, así que se propagan los fotones o las ondas de calor desde la fogata hacia las manos.

En esta ocasión se tratará acerca de la convección y la radiación combinadas. Sin embargo, para llegar a la ecuación de la razón total de la transferencia de calor hacia o desde una superficie por convección y radiación, se necesita conocer las ecuaciones de ambos modos individualmente.

Existen dos tipos de convección, la convección natural (o libre) y la convección forzada. La convección natural es aquella que sucede si el movimiento del fluido que conduce el calor es causado por fuerzas de empuje por las diferencias de densidad debido a la variación de temperatura. Al contrario, la convección forzada es aquella en la que el fluido es forzado a fluir sobre una superficie por medio de un ventilador, bomba o viento. La convección que participa en conjunto con la radiación es la convección libre ya que la radiación se toma en cierta manera como libre, ya que no se provoca con apoyo de algún instrumento o máquina.

La tasa de transferencia de calor por convección se expresa con la ley de Newton del

enfriamiento:

Q̇conv = h ∗ As (Ts – Ta )

En donde (h) es el coeficiente de transferencia de calor por convección, (As) es el área de la superficie de convección, (Ts) es la temperatura de la superficie y (Ta) es la temperatura ambiente (también conocida como temperatura del fluido).

La transferencia de calor por radiación no requiere la presencia de un medio interventor, de manera que es el modo de transferencia más rápido y no sufre atenuación en un vacío. Es por eso que se presenta la emisividad (ε) y la constante de Stefan Boltzmann (σ) para expresar la tasa de transferencia de calor como:

Q̇rad = ε*σ*As (Ts4 − Ta4)

Añadiendo que la emisividad es la razon entre energía absorbida por un cuerpo gris sobre energía en un cuerpo negro, es decir, la cantidad de energía que absorbe o que no se irradia/refleja por un objeto. Y también es importante mencionar que la constante de Stefan Boltzmann tiene un valor de 56.7 × 10−9 Wm−2K −4 , y representa la proporcionalidad en la ley de Stefan Boltzmann, donde la intensidad total irradiada sobre todas las longitudes de onda se incrementa a medida que aumenta la temperatura de un cuerpo negro que es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura.

La transferencia de calor por radiación y por convección ocurren al mismo tiempo ya que se encuentra de por medio el aire como fluido conductor, de modo que la transferencia total se obtiene al sumar las aportaciones de ambos modos de transferencia. Esto ocurre al estipular el coeficiente combinado de transferencia de calor, conocido como (H) o (hcomb), la cual se expresa como:

H = Hcm + Hrm

En donde

Hcm = [pic 6]

Hrm =[pic 7]

(Hcm ): Coeficiente promedio de la transferencia de calor por convección

(Hrm): Coeficiente promedio de la transferencia de calor por radiación

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