TRANSFERENCIA DE CALOR

Presentación PowerPoint deCarlos Eduardo Castañeda Jerez.

Lic. Electromecánico – Ing. Mecánico

Esp. Aprendizaje Autónomo

Convección: Al calentar un recipiente que contiene agua, el calor se propaga rápidamente por toda la masa del líquido; esto es debido a que, cuando el agua del fondo se calienta, disminuye su densidad y sube a la superficie, desplazando a las partículas de las zonas más frías, que bajan. Se establecen corrientes de convección.

La convección es la forma de transmisión de calor tanto en líquidos como en gases.

Las corrientes de convección constituyen la base de los sistemas para calentar y enfriar la mayoría de las casas, al hervir los alimentos y en los interiores de los refrigeradores se forman corrientes de convección, debido a que el aire caliente tiende a subir y el aire frio mas denso tiende a bajar, por eso se conserva baja la temperatura en todo el interior del refrigerador, y es también la razón por la que los sistemas de aire acondicionado se instalan en la parte superior de las casas y edificios, para lograr mayor eficiencia.

H=velocidad de transferencia de calor (cal/s)Q=cantidad de calor (caloría)τ =tiempo de transferencia de calor (segundos)h = coeficiente de convección (kal/m .s. °C)A= Sección transversal (área m )∆ T= cambio de temperatura (diferencia de temperatura. °C, °F.)

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Formula para calcular el calor transferido por convección.

H=Q/ τQ=hA τ ∆T

Tubo h=1x10-3 (∆T/Diam)1/4 kal/m 2.s. °C

Ej.1: Un elemento esta en posición vertical que mide 5m x 2m, la temperatura interna está a 40 0C y la otra a 30 0C. ¿Cuánto calor y a que tasa de flujo se transmite por convección en una hora?

Q = h x A x T x tQ = 7,54x10-4Kcal/m2s°c x 10m2 x 3600 s x

10°cQ = 271,44 Kcal

H= Q/tH=271,44 Kcal/3600s

H=0,0754 kcal/s

Q = h x A x T x tQ = 7,54x10-4Kcal/m2s°c x 10m2 x 3600 s x

10°cQ = 271,44 Kcal

H= Q/tH=271,44 Kcal/3600s

H=0,0754 kcal/s

Hallar primero h (coeficiente de convección)

h = 4,24x10-4 √ T Kcal/m2s°c4

h = 4,24x10-4 √ 10 Kcal/m2s°ch = 7,54x10-4 Kcal/m2s°c

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Ej.2: Un elemento esta en posición horizontal que tiene un área de 5 m2 la temperatura en su variación es 5 0C. ¿Cuánto calor y a que tasa de flujo se transmite por convección en un minuto?

Q = ht x A x T x tQ = 1,3594x10-3Kcal/m2s°c x 5m2 x 60 s x 5°c

Q = 2,0391 Kcal

H= Q/tH=2,0391 Kcal/60sH=0,033985 kcal/s

Q = ht x A x T x tQ = 1,3594x10-3Kcal/m2s°c x 5m2 x 60 s x 5°c

Q = 2,0391 Kcal

H= Q/tH=2,0391 Kcal/60sH=0,033985 kcal/s

Hallar (coeficiente de convección superior)

hs = 5,95x10-4 √ T Kcal/m2s°c4

hs = 5,95x10-4 √ 5 Kcal/m2s°chs = 8,898x10-4 Kcal/m2s°c

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Hallar (coeficiente de convección inferior)

hi = 3,14x10-4 √ T Kcal/m2s°c4

hi = 3,14x10-4 √ 5 Kcal/m2s°chi = 4,696x10-4 Kcal/m2s°c

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Hallar el htotal ht = hs + hi

Ht = 1,3594x10-3 Kcal/m2s°c

Ej.3: Un tubo de radio 2,5 cm, tiene una variación de temperatura de 10 0C. ¿Cuánto calor y a que tasa de flujo se transmite por convección en 60 segundos?

Q = h x A x T x tQ = 3,761x10-3Kcal/m2s°c x 1,967x10-3m2 x 60 s x 10°c

Q = 4,448 x10-3 Kcal

H= Q/tH= 4,448 x10-3 Kcal/60s

H=7,414 x10-5 kcal/s

Q = h x A x T x tQ = 3,761x10-3Kcal/m2s°c x 1,967x10-3m2 x 60 s x 10°c

Q = 4,448 x10-3 Kcal

H= Q/tH= 4,448 x10-3 Kcal/60s

H=7,414 x10-5 kcal/s

Hallar (coeficiente de convección tubular)

h = 1x10-3 √ T / diam Kcal/m2s°c4

h = 1x10-3 √ 10 / 0,05 Kcal/m2s°ch = 3,761x10-3 Kcal/m2s°c

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EJERCICIOS TALLER DE CONVECCION.Ejercicio 1.Convección Horizontal, de 5m x 3m, temperaturas entre 28 0C y 120

0C, Hallar Q y H(cantidad de calor y flujo de transferencia) para un tiempo de 2 horas.Ejercicio 2.Convección Vertical, de 7m x 3m, temperatura máxima de 2000C y de trabajo 40 0C, Hallar Q y H(cantidad de calor y flujo de transferencia) para un tiempo de 2,5 horas.Ejercicio 3.Convección Horizontal, de longitud 4 pies + 3 pulgadas, y de altura 7 pies + 3 pulgadas, el delta de temperatura es de 150 0C, Hallar Q y H (cantidad de calor y flujo de transferencia) para un tiempo de 1,5 horas.Ejercicio 4.Convección Tubular de 2 pulgadas de diámetro, el delta temperatura es de 283,15 0K, Hallar Q y H (cantidad de calor y flujo de transferencia) para un tiempo de 1 hora.