Download TF-2251 Transferencia de Calor I.

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DIVISIÓN
CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMATICAS
DEPARTAMENTO
TERMODINÁMICA Y FENÓMENOS DE TRANSFERENCIA
ASIGNATURA
TF 2251
TRANSFERENCIA DE CALOR I
HORAS / SEMANA
T3
P1
L0
UC 4
PROGRAMA
1.-
INTRODUCCIÓN
1.1 Transferencia de calor: Definición e importancia en la ingeniería. Relación con la
termodinámica. Mecanismos de Transferencia de Calor: Conducción y ley de Fourier.
Convección y ley de Enfriamiento de Newton y radiación y ley de Stefan-Boltzman.
Definición de convección libre y convección forzada.
1.2 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.-
CONDUCCIÓN
2.1 Fundamentos de la Transferencia de calor por conducción: Ley de Fourier.
Propiedades térmicas de la materia: conductividad térmica, su estimación y variables de las
que depende.
2.2 Conducción estacionaria unidimensional: Conducción en geometría plana, en
geometría cilíndrica y en geometría esférica, sin generación de calor. Resistencia térmica.
Analogía eléctrica. Coeficiente global de transferencia de calor U. Conductividad térmica
variable. Superficies extendidas: Aletas de sección constante y de sección variable.
Eficiencia de aletas. Resistencia térmica de aletas. Conducción estacionaria unidimensional
con generación de calor.
2.3 Conducción estacionaria multidimensional: Soluciones analíticas (separación de
variables), soluciones gráficas (factor de forma).
2.4 Conducción en estado no estacionario: definición de los números adimensionales de
Biot y Fourier. Conducción en sólidos de resistencia interna despreciable (formulación
concentrada). Conducción unidimensional en sólidos de resistencia interna apreciable,
determinación de los perfiles de temperatura y cálculo del calor transfereido: Soluciones
analíticas (separación de variables), soluciones gráficas (gráficas de Heisler y cartas de
Gurney-Lurie). Conducción multidimensional: superposición de soluciones (reglas de
Newman y Langston). Conducción en un sólido semi-infinito: Solución para temperatura
superficial constante (Teoría de la penetración), soluciones para condición convectiva y
flujo de calor conocido en la superficie.
2.5 Soluciones numéricas: método de diferencias finitas.
3.-
RADIACIÓN
3.1 Fundamentos de la transferencia de calor por radiación: Distribución de Planck.
Definición de cuerpo negro. Poder emisivo total de un cuerpo negro. Ley de
desplazamiento de Wien. Ley de Stefan-Boltzman. Bandas de emisión.
3.2 Propiedades radiativas superficiales: Definición (absortividad),  (reflectividad), 
(transmisividad) y  (emisividad). Distribución superficial de la radiación incidente.
Efecto de la longitud de onda (condición espectral) y de la orientación (condición
direccional) sobre propiedades radiativas. Ley de Kirchhoff. Definición de calor entre
superficies negras, grises y rerradiantes. Analogía eléctrica.
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).