Transferencia de Calor (original) (raw)
INTRODUCCIÓN La energía calorífica puede ser transferida por tres mecanismos diferentes; conducción, convección y radiación, aun cuando en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. La conducción es el proceso que se produce por contacto térmico entre dos ó más cuerpos, debido al contacto directo entre las partículas individuales de los cuerpos que están a diferentes temperaturas, lo que produce que las partículas lleguen al equilibrio térmico, por ejemplo una cuchara metálica en la taza de té. La convección sólo se produce en fluidos (líquidos o gases), ya que implica movimiento de volúmenes de fluido de regiones que están a una temperatura, a regiones que están a otra temperatura; en este caso, el transporte de calor está inseparablemente ligado al movimiento del propio medio, por ejemplo, los calefactores dentro de la casa y la radiación es el proceso por el cual se transmite a través de ondas electromagnéticas, por ejemplo, la energía solar. Aquí trataremos algunos aspectos básicos de la conducción y la radiación. CONDUCCIÓN DEL CALOR Consideremos la conducción del calor a través de una placa de un material conductor del calor. Si las caras de la placa se encuentran a diferente temperatura, ver fig. 4.1, experimentalmente se encuentra que, la rapidez con la cual fluye el calor a través de la placa es directamente proporcional al gradiente de temperatura F 0 4 4 T entre sus caras y al área A
TRANSFERENCIA DE CALOR Y SUS APLICACIONES
Prácticamente todas las operaciones se llevan a cabo por los ingenieros químicos que se suponen en la producción o absorción de energía en forma de calor. Las leyes de transferencia de calor y los tipos de maquinaria que tienen como objetivo principal el control del flujo de calor y son de gran importancia, esta sección del libro se ocupa de la transferencia de calor y sus aplicaciones en procesos de ingeniería. NATURALEZA DEL FLUJO DE CALOR. Cuando dos objetos de diferentes temperaturas que se unen en un contacto termal, el calor fluye del objeto de mayor temperatura al de menor temperatura. La red de flujo va siempre en dirección de la decreciente temperatura. Los mecanismos que el calor tiene para fluir son tres: conducción, convección y radiación. Conducción. Si hay una gradiente en la temperatura, existe en una sustancia continua, el calor puede fluir sin estar acompañada de ningún movimiento de materia observable. El flujo de calor de este tipo es llamado conducción. En solidos metálicos, los conductores térmicos resultan del movimiento de electrones ilimitados, y ahí hay una cercana correspondencia entre la conductividad térmica y la conductividad eléctrica, en solidos los conductores son pobres de electricidad y mucho más en líquidos, la conducción térmica resulta del transporte de momento de moléculas individuales a lo largo de la temperatura gradiente. En la conducción de gases ocurre por el movimiento aleatorio de las moléculas, así que el calor es "difundido" de otras regiones más calientes a otras más frías. El ejemplo más común de conducción es el flujo de calor in solidos opaco, como un ladrillo de una pared o de un horno, o la pared de metal de un tubo. Convección. Cuando una corriente o partícula macroscópica de fluido cruza una superficie específica, como el límite de control de volumen, lleva consigo una definitiva o simple convección, desde que la convección es un fenómeno macroscópico, puede ocurrir solo cuando la fuerza de la partícula, vapor o fluido y mantiene de movimiento contra la fuerza o fricción. Convección es cercanamente considerada asociada con el fluido de mecanismos. De hecho, termodinámicamente, la convección no es considerada como un flujo de calor, es asunto de conveniencia, porque en la práctica es difícil separar de convección a una verdadera conducción cuando las dos están agrupados bajo el nombre de convección. Ejemplos de convección son la transferencia, una entalpia por remolinos de una turbulencia de fluido y por una corriente de aire caliente de un horno que corre por un cuarto.