Download TF-2252 Transferencia de Calor II.

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DIVISIÓN
CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO
TERMODINÁMICA Y FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA
ASIGNATURA
TF 2252
TRANSFERENCIA DE CALOR II
HORAS / SEMANA
T3
P1
L2
UC 4
PROGRAMA
1.- INTRODUCCIÓN
1.1 Ecuación de conservación de la energía: Principio de conservación de la energía.
Ecuación de la energía. Simplificaciones (fluidos compresibles e incompresibles,
propiedades constantes, etc.). Condiciones de borde.
2.- CONVECCIÓN
2.1
Fundamentos de transferencia de calor por convección: El problema de la
transferencia de calor por convección. Definición del coeficiente convectivo h. Métodos
para evaluar h: Soluciones análiticas del perfil de temperatura en el fluido; análisis
dimensional y correlaciones, y analogías entre transferencia de calor y cantidad de
movimiento.
2.2
Convección forzada sobre superficies de exteriores: Solución analítica para el
perfil de temperatura sobre placa plana: Análisis de la capa límita térmica y fluidodinámica,
solución de Blasius, capa límite laminar, mixta y turbulente.
Definición e
interpretación física de los números adimensionales característicos de convección forzada:
Números de Nusselt, Prandlt, Reynolds, Stanton, etc. Análisis dimensional. Correlaciones
para estimar h en diferentes geometrías: placas planas, cilindros (de sección circular y no
circular) con flujo paralelo o perpendicular al eje, esferas. Bancos de tubos.
2.3 Convección forzada interna: Solución analítica para el perfil de temperatura dentro
de tuberías con flujo laminar (solución de Graetz). Longitud de entrada térmica y
fluidodinámica. Temperatura de bulto. Análisis dimensional. Correlaciones para estimar
h en regímenes de flujo. Tuberías de sección no circular: Definición de radio hidráulico.
2.4
Convección libre: Consideraciones físicas. Capa límite laminar sobre una placa
plana vertical. Aproximación de Boussinesq. Definición e interpretación física de los
números adimensionales característicos de convección libre: Números de Grashof y
Rayleigh. Análisis dimensional y correlaciones para diferentes situaciones físicas: sobre
superficies planas, cilíndricas o esféricas y dentro de cavidades. Convección mixta:
convección libre y forzada combinadas.
2.5 Analogías entre transferencia de calor y cantidad de movimiento: Convección
forzada sobre superficies y dentro de ductos.
2.6
Cambio de fase: Ebullición y condensación. Ebullición estancada: modos de
ebullición, curvas de ebullición, correlaciones para estimar el coeficiente convectivo, flujo
de calor crítico, flujo mínimo de calor. Ebullición forzada: regímenes de ebullición.
Correlaciones para estimar h. Condensación: mecanismo físico de la condensación
pelicular y en gotas, correlaciones para estimar h.
3.-
DISEÑO Y EVALUACIÓN DE EQUIPOS PARA LA TRANSFERENCIA DE
CALOR
3.1 Intercambiadores de calor: Definición. Clasificación. Tipos de flujo: paralelo,
contracorriente y cruzado. Balances de calor. Coeficiente global de transferencia de calor
aplicado a intercambiadores. Resistencia de ensuciamiento. Diferencia de temperatura
media logarítmica (LMTD). Factor corrector del LMTD. Eficiencia de un intercambiador
(). Metodología para el diseño y para la evaluación de intercambiadores de calor: método
F y método NTU (Eficiencia-Número de Unidades de Transferencia).
4.-
TRANSFERENCIA DE CALOR POR MECANISMOS COMBINADOS
4.1 Aplicaciones
BIBLIOGRAFÍA
1.- Incropera, Frank; De Witt. Fundamentals of heat transfer. Editorial John Wiley and Sons, 4ta.
Edición USA (1996).
2.- Karlekar, B.V. y R.M. Desmond. Transferencia de calor. Editorial Interamericana, México (1985).
3.- Bird, R.B., W.E. Stewart y E. N. Lighfoot. Fenómenos de transporte. Editorial Reverté. España
(1975).
4.- Welty, J.R., C. E. Wicks y R.E. Wilson. Transferencia de momento, Calor y Masa. Editorial
Limusa. México (1991).
5.- Whitaker, Elementary Heat Transfer Analysis. Pergamon Press, USA (1976).
6.- Kern, D.Q. Procesos de Transferencia de calor. Editorial CECSA. México (1978).