conducción de calor (1).pdf
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Transferencia de energa trmica
Sistema
(Slido, lquido, gas)Temperatura
alta
Temperatura
bajaFlujo Flujo
Calor: Transferencia de energa debida a un
gradiente de temperatura.
-
Ecuaciones de balance de energa ( =cte)
Coordinadas cartesianas
Acumulacin
= +
+
+
+
=
+
+
+
-
Ecuaciones de balance de energa ( =cte)
Coordinadas cartesianas
= +
+
+
+
=
+
+
+
Conveccin
-
Ecuaciones de balance de energa ( =cte)
Coordinadas cartesianas
= +
+
+
+
=
+
+
+
Conduccin
-
Condiciones de frontera
1. Condicin de Dirichlet: La temperatura es constante
en la frontera.
En x = 0
T = Ts
0
-
Clases de condiciones de frontera
2. Condicin de Neuman: Se conoce el flujo de calor en
la frontera
En x = 0
=
=
0
-
Clases de condiciones de frontera
3. Superficie aislada o adiabtica
En x = 0
=
=
0
-
Clases de condiciones de frontera
4. Conveccin
En x = 0
= (, )
0
-
Conveccin
Transferencia de calor entre una superficie y un fluido en
movimiento. a energa que se transfiere por el movimiento
macroscpico del fluido (bulk).
T alta
T baja
-
Conveccin
= Velocidad de transferencia de calor (W)
Ley de enfriamiento de Newton:
=
= Coeficiente de transferencia de calor por
conveccin (W m-2 oC-1)
= rea perpendicular al flujo de calor (m2)
= Temperatura en la superficie (oC)
= Temperatura en el fluido lejos de la superficie (oC)
-
Conduccin unidimensional en estado estable
Se tiene una tubera que transporta un fluido caliente a
temperatura constante. Se desea conocer la prdida
de energa trmica a travs de las paredes de la
tubera hacia el ambiente.
Caso de estudio:
RI
RE
aire
Fluido
caliente
-
Conduccin unidimensional en estado estable
+
+
+
=
+
+
+
EE Slido v=0 Slido
v=0
0=
Resolviendo la ecuacin encontramos el perfil de
temperatura
Encontramos el valor de las constantes C1 y C2 con las
condiciones de frontera.
= +
-
Conduccin unidimensional en estado estable
1. Clase de condicin de frontera: Condicin de
Dirichlet
= = = =
=
+
-
Conduccin unidimensional en estado estable
Lo que queremos calcular es: la prdida de energa
trmica a travs de las paredes de la tubera hacia el
ambiente es decir Q
Utilizamos la ley de Fourier para la conduccin
=
Derivando la solucin obtenida para el perfil de
temperatura
=
-
Conduccin unidimensional en estado estable
Resistencia trmica de
conduccin (Rcond)
=
Anlogo a una
resistencia elctrica
-
Conduccin unidimensional en estado estable
Calculemos el flujo de calor cuando tenemos condiciones
de frontera de conveccin.
= , conveccin con el fluido a con = ,conveccin con el fluido a con
-
Conduccin unidimensional en estado estable
RTotal
=
+
+
RConv RCond RConv
