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Transferencia de calor

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by

Anlly Sanabria

on 5 November 2014

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Transcript of Transferencia de calor

Aplicaciones

Transferencia de calor

Diana Marcela Sierra Casas
Mónica Alejandra Rocha Sanabria
Anlly Lizeth Sanabria Cruz

presentado por

Universidad Distrital Francisco José de Caldas
por convección
Convección
Convección
Convección natural
Convección forzada
Convección forzada interna
Convección forzada externa
Ejemplos y Aplicaciones
Convección Natural
Procesos basados en transferencia de calor
Intercambiadores de calor
Ejercicio
Ejercicio
Transferencia de calor a través de un fluido en movimiento
Velocidad del fluido
Velocidad de transferencia de calor
La transferencia de calor depende de las siguientes propiedades:

Viscosidad dinámica
Conductividad térmica
Densidad
Calor especifico del fluido
Velocidad del fluido
Configuración geométrica de la superficie solida
Tipo del flujo de fluido (laminar o turbulento)
La ley de enfriamiento de Newton
Coeficiente de
transferencia de calor

Velocidad del fluido
Velocidades en la
convección natural

=1m/s
h < h
c.natural c.forzada
Corriente de convección natural
Circulación atmosférica
Circulación Oceánica
Aplicación
Torres de enfriamiento
Se entiende por convección forzada, a la transferencia calor dado entre fluidos que se trasladan por influencia antrópica.
Es decir, En la convección forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos ,algún medio mecánico, como un ventilador o una bomba.

El flujo de un fluido no limitado por una superficie (placa, alambre, exterior de un tubo) es flujo externo.

El flujo por un tubo o ducto es flujo interno si ese fluido está limitado por completo por superficies sólidas.

Estos basan su estudio según el tipo de movimiento de los fluidos másicos, esto es a flujo turbulento y laminar.

Casi todas las operaciones que tienen lugar en la industria conllevan a la producción o absorción de energía en forma de calor.
Los mecanismos de transferencia de calor pueden presentarse en un mismo proceso de forma paralela o aislada
Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para recuperar, de manera eficiente, calor entre dos corrientes o fluidos de un proceso.
Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

Clasificación de los intercambiadores de calor
Regeneradores:
El flujo caliente fluye a través de un mismo espacio seguido de un flujo frío en forma alternada.
Intercambiadores de tipo abierto:
las corrientes de entrada fluyen hacia una cámara abierta en la cual ocurre una mezcla física completa de las corrientes.
Intercambiadores de tipo cerrado:
las corrientes entre las que ocurre la transferencia de calor no se mezcla o no tienen contacto entre si.

Según la distribución de tubos:

Flujos en paralelo: los fluidos caliente y frío entran por el mismo extremo del intercambiador, fluyen a través de él y salen por el otro extremo.
Flujos en contracorriente: los fluidos caliente y frio entran por los extremos opuestos y fluyen en direcciones opuestas.
Flujo cruzado: un fluido se desplaza perpendicularmente a la trayectoria del otro
.

Según su estructura:

Intercambiador de doble tubo:
Esta formado por uno o más tubos pequeños contenidos en un tubo de diámetro grande.
Intercambiador de placas:

Los fluidos caliente y frío fluyen entre parejas de placas que se alternan.
Intercambiador de tubos y carcasa:
El fluido caliente que circula por la carcasa, alrededor de los tubos, transfiere calor al fluido más frío a través de las paredes de los tubos.

Generadores de vapor o caldera
Son instalaciones industriales que, aplicando el calor de algún combustible calientan y evaporan el agua para diversas aplicaciones en la industria.
Las calderas se pueden clasificar por circulación natural o circulación forzada, en subcríticas (por debajo de la presión crítica del fluido) y en supercríticas (por arriba de la presión crítica del fluido)

Calderas humotubulares
:

Presenta tubos inmersos en el agua, son calderas de pequeño tamaño que suelen utilizarse para producir agua caliente, aunque hay algunos diseños que producen vapor de relativamente baja presión.

Calderas acuotubulares:

(el agua a calentar está dentro de los tubos) los tubos de agua se unen y conforman para formar el recinto del hogar, llamado paredes de agua. El hogar posee aberturas para los quemadores y la salida de gases de combustión
Condensadores térmicos
Son cambiadores de calor latente que convierten el vapor (en estado gaseoso) en vapor en estado líquido.
Pueden ser:
De superficie o de lazo cerrado: parte del condensado se recircula.
De Mezcla o abiertos: En los cuales el vapor se condensa por contacto con agua fría. Pueden ser de chorro o barométricos.

Torres de enfriamiento
Por convección forzada o de tiro mecánico:

Se pulveriza el agua en una corriente de aire producida por un ventilador, el cual lo hace circular a través de la torre
Hornos industriales
Dispositivos en los que se puede alcanzar temperaturas mucho más elevadas que con intercambiadores de calor de carcasa y tubos. La temperatura debe permanecer constante durante el tiempo que dure el proceso, por lo cual los hornos requieren de materiales especiales que no permitan pérdidas significativas de calor.

Hornos eléctricos:


Hornos de combustión:
Calentamiento de agua en un tubo por medio de vapor
Entra agua a 15°C y a razón de 0.3 kg/s en un tubo delgado de cobre, de 2.5 cm de diámetro interno, que forma parte de un intercambiador de calor y se calienta por medio de vapor que se condensa en el exterior a 120°C. Si el coeficiente de transferencia de calor promedio es de 800 W/m2°C, determine la longitud requerida del tubo para calentar el agua hasta 115°C


Calor específico del agua a 65°C es de 4187 J/kg °C
Calor de condensación del vapor a 120°C es de 2203 kJ/kg

Fórmulas utilizadas:



Bibliografía
- Hernández, I. (s.f) Convección. Universidad nacional experimental Francisco de Miranda. Área de teconología. Departamento energético.
- Hernandez, J., Rodriguez, J. & J. Sanz.(2010) Transmisión de calor para ingenieros. Cuenca, España: Ediciones de la Universidad de Castilla-La Mancha.
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