transferencia de calor-conduccion estado estable pared plana (1)

7/23/2019 Transferencia de Calor-conduccion Estado Estable Pared Plana (1)

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CONDUCCION EN ESTADO

ESTABLE



Objetivos

• Entender el concepto de resistenciatermica y sus limitaciones y eldesarrollo de redes de resistenciatermica para problemas de

transferencia de calor• Resolver problemas de

conduccion estable que involucresistemas multicapasrectangulares, cilindricas oesfericas

• Identicar applicaciones en las

cuales esta involucrada laaislacion2



INTRO!""ION• #unque la transferencia de calor y la temperatura est$n

estrec%amente relacionados, son de una naturale&adiferente'

• (a temperatura tiene s)lo magnitud' Es una cantidadescalar'

• (a transferencia de calor tiene direcci)n, as* como la magnitud'Es una cantidad vectorial'

•

Trabajamos con un sistema de coordenadas e indicamos ladirecci)n con signos m$s o menos'

+



TR#N-EREN"I# E "#(OR ET#.(E / TR#NIENTE0 Estable implica ningúncambio con el tiempo

en cualquier puntodentro del medio

0 Transitoria implicavariación en el tiempo

o dependencia con eltiempo

En el caso especial de lavariación con el tiempo, pero no con la

posición, latemperatura del mediocambia uniformementecon el tiempo. Talessistemas detransferencia de calor

se denominansistemasconcentrados.

1



• (a ra&on de conducci)n de calor a travs de un medio en unadirecci)n especicada 3por ejemplo, en la direcci)n 45 see4presa por la ley de -ourier de la conducci)n de calor para la

conducci)n de calor unidimensional como6

El calor es conducido en la

direcci)n de disminuci)n dela temperatura, y por lotanto el gradiente detemperatura es negativocuando se lleva a cabo decalor en la direcci)n 4

positiva'

7



"ON!""ION EN ET#O ET#.(E EN 8#REE8(#N# (a transferencia de calor a travs de la

pared de una casa puede ser modeladocomo estable y de una sola dimensi)n'

(a temperatura de la pared en este casodepende de una sola direcci)n 3porejemplo la direcci)n 45 y se puedee4presar como T 345'

8ara estado estable

En operacion estable la ra&on detransferencia de calor es constante

(ey de-ourier de"onduccion

9



(a velocidad de conducci)n decalor a travs de una paredplana es proporcional a laconductividad trmicapromedio, el $rea de la pared, yla diferencia de temperatura,

pero es inversamenteproporcional al espesor de lapared'!na ve& que la ra&on deconducci)n de calor est$disponible, la temperatura T345 en cualquier posici)n 4 sepueden

:

En condiciones estables, ladistribuci)nde temperatura en una paredplana es una l*nea recta6 dT ;d4 < const'

determinar mediante lasustituci)n de T2 por T, y (

por 4'



"oncepto Resistancia Termica

Resistencia deconduccion de la pared

(a resistencia trmica de unmedio depende de lageometr*a y las

propiedades trmicas delmedio

#nalogia entre los conceptos deresistencia termica y resistenciaelectrica '

Resistencia electrica =



(ey de Ne>ton de enfriamiento

la resistencia trmica de lasupercie contra laconvecci)n de calor

Esquema para la resistencia por conveccion en unasupercie

"uando el coeciente de transferencia de calor porconvecci)n es muy grande 3% ? ∞

5, la resistencia deconvecci)n se convierte en cero y Ts ≈

T' Es decir, la supercie no ofrece resistencia a laconvecci)n, y por lo

tanto, no ralenti&a el proceso de transferencia de calor'Esta situaci)n se aborda en la pr$ctica en las superciesdonde se producen de ebullici)n y condensaci)n'

@



Red de resistencia termica

(a red de resistencia trmica para la transferencia de calor a travsde una pared plana sometida a la convecci)n en ambos lados, y laanalog*a elctrica'

AB



"#I# E TEC8ER#T!R#

U coecienteglobal detransferencia decalor

(a ca*da de temperatura a travs deuna capa es proporcional a suresistencia trmica'

AA



8#REE

E C!(TI8(E

"#8#

(a resistenciatermica para el

Dujo de calor atraves de una placade pared de doscapas sometido aconveccion aambos lados

A2



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