Universidad Tcnica de OruroFacultad Nacional de Ingeniera

Ingeniera Mecnica Electromecnica

FORMULARIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR (MEC-2251)

Univ. ERWIN CHOQUE CONDE 16-4-07MEC-2251 FORMULARIO

FNIMEC 1-3

1. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA

LTkAQ ** ; ThAQ **

)21(*** 44 TTAQ WQ : Flujo de Calor

mKWk : Coeficiente de conductividad

Km

Wh 2 : Coeficiente de conveccion

42867.5 KmWE : Constante de Boltzman

: Emisividad del material KT : Diferencia de temperaturaAnaloga elctrica

TCRTQ

Resistencia por conduccin

kALRk*

Resistencia por conveccion

hARk

*

1El rea media logartmica (Cilindros)

AiAeAiAeALn /ln

El rea media cuadrtica (esferas)

dDAiAeAc ***4* 2. DISTRIBUCIN DE TEMPERATURA

Ecuacin general de la conduccin

T

kgT 12

T

kg

qTq

qqi

i

11

Ecuacin de Furrier

T

qTq

qqi

i

11

Ecuacin de Poison

01

kg

qTq

qqi

i

Ecuacin de La Place

01

qTq

qqi

i

.2.1

.Re0

EsfericaCordrqiaCilindriacCordrqi

ctCordxqi

q: coordenada generalizada

3m

Wg : Generacin de energa por unidad de

volumen

s

m2 Difusividad de TrmicaCondiciones de frontera- Condicin de frontera de primera clase(Cuando se conoce la temperatura de pared)

1)( )1( TxT xx - Condicin de frontera de segunda clase(Cuando se conoce el flujo de calor)

1)( )0( fx

xTx

- Condicin de frontera de tercera clase(Cuando se conoce la temperatura del medioambiente)Balance trmico en x=0

kh QQ 0)( xx xTkTTh

3. ESPESOR TCNICO ECONMICO

ao

ustEQCV

$** : Costo variable

ao

us

a

ACC nUF

$* )(: Costo fijo

2

$m

usCU : Costo unitario

ao

usCCC UFT$

costo total

rea ensima de un cilindro

)*)1((***2)*)1(*2(**

)(

)(

aisn

aisn

enrLrAenDLA

rea media ensima del aislante para un cilindro

e

ais

aismaisl

den

eLnA**21ln

****2

rea ensima de una esfera 2)(

2)(

*)1(**16*)1(*2**4aisn

aisn

enrA

enDA

rea media ensima del aislante para una esfera

aiseen enrrA ****4)( 4. CONDUCCIN EN RGIMEN

TRANSITORIO

FoBi

i

fe

TTTT

*

;Cp

k*

kLh

Bi c* # De Biot

40401.0

1.0

BiBi

ledespresiabresistdeMetodoBi

2*

cLFo numero de Furrier

Longitud caractersticaAVLc

Para una placa LLc Para un cilindro

LrrLc

/2 Para una esfera 3/rLc s Tiempo de enfriamiento o calentamiento

5. ALETASDistribucin de temperatura en una aleta

0)(*)( 222

xmdx

xd mxmx eCeCTxTx *2*1)()(

Calor transferido con aletas longitudinales deseccin constante

a) Aletas largas)(**** TToAkPhQa

b) Aletas de longitud finita extremo aislado)(*)(**** mLtaghTToAkPhQa

c) Aletas de longitud finita en cuyo extremoexiste conveccion

ThAQ aa *** , LcmLcmtgh

*

)*(Calor transferido en la superficie libre de aletas

ThAQ LaLa **Flujo total de superficies aleteadas

aLa QQQ Rendimiento de la aleta

LcmLcmtgh

*

)*( ;transAkph

m*

*Para aletas longitudinales en un tubo de seccinconstante mL Longitud de la aleta

mtLLc 2/ Longitud equivalente de laaleta mt Espesor de la aleta 2**2* mLcHnAa rea de la aleta 2)**(* mntdHALa rea libre de aletas mtHp )(*2 Permetro de la aleta 2* mtHAtrans rea transversal de la aleta mH Longitud del tubo.Por analoga elctricaCalor transferido por toda la aleta

,

**

1hA

TQ

T

Rendimiento al rea ponderada

)1(1, TOTAAa

2mAAaA LaTOT rea total

6. CONVECCION

DeqkNu

LkNuh

c

** KCNu n *Re)(Pr**

KCNu nm *PrRe*Si:

9Pr* EGr Flujo laminar9Pr* EGr Flujo turbulento

Para flujo turbulento14.0

3/18.0 Pr*Re*027.0

w

Nu

Para flujo laminar14.0

3.0)Pr*(Re**86.1

wL

diNu

eqeq DvDv ***Re

El dimetro equivalente:

..

*4CTmojadoperimetro

flujodeAreaDeq El dimetro equivalente de una seccin anular

didideDeq

22

2

32****

TgLcGr Numero de Grashoff

kCp

*Pr Numero de Prandtl

7. INTERCAMBIADOR

loglog **** TAeUeTAiUiQ TCpwQ **

log*** TFtAUQ

AeAi

heAAi

ke

hi

Ui

mt

111

kmW

2

Ui : coeficiente global referido al rea internaDiferencia logartmica de temperatura a contracorriente

1221ln

1221log

TfTcTfTc

TfTcTfTcT K

Ai 2m rea internaAe 2m rea externa

km

Whi 2 Coeficiente de conveccion interna del

tubo

km

Whe 2 Coeficiente de conveccion externa del

tuboe (m) espesor del tubo

mkWk Coeficiente de conduccin del tubo

kgK

JCp Calor especifico

s

kgvAw tran ** Flujo masco

Ft.:factor de correccin de temperatura de( ccTlog )1Tc , 2Tc K temperatura inicial, final del fluido

Caliente1Tf , 2Tf K temperatura inicial, final del fluido

FriFactor de obstruccin en un intercambiador

- coeficiente global limpio (sin incrustacin)

heihiUiL111 ,

AiAehehei *

- coeficiente global de diseo (conincrustacin)

RdeRdiheihiU iD

111

log*** TFtAUQ iiL RdeRdi, Factor de obstruccin interno, externo

8. RADIACIN 4412 21**** TTFFeAQ Para el factor de forma

Ai Aj

ijr

dAjdAijiAi

F 2*

**)cos(*)cos(1

Propiedades del factor de forma:- propiedad de reciprocidad

FjiAjFijAi ** - propiedad de sumatoria

N

jFij

11

En mtodo de analoga elctrica:- Resistencia superficial y de forma

i

i

Ai

*

1 ,

FjiAj *1