Trasnferencia de calor
Las leyes de la Termodinámica tratan de la transferencia de energía
pero solo se refieren a sistemas que están en equilibrio. Por ello,
permiten determinar la cantidad de energía requerida para cambiar un
sistema de un estado de equilibrio a otro pero no sirven para predecir
la rapidez con que puedan producirse estos cambios. La transferencia
de calor complementa la primera y la segunda ley, proporcionando los
métodos de análisis que pueden utilizarse para predecir esta velocidad
de transmisión.
- Objetivos Aprender acerca de la transferencia de calor . Hacer una programación sobre la transferencia de calor . Definir las distintas ecuaciones que se utilizan en la transferencia de calor .
- Alcance Esta publicación será de libre acceso para cualquier persona que quiera tener conocimiento sobre la transferencia de calor y las distintas ecuaciones que corresponden a este tema.
- Justificación La comprensión de este tema podra facilitar el desarrollo y conocimiento de la termodinámica.
- Marco Teórico
- Transferencia de calor por conducción Es el intercambio de energía interna, que es una combinación de la energía cinética y energía potencial de sus partículas microscópicas: moléculas, átomos y electrones. La conductividad térmica de la materia depende de su estructura microscópica: en un fluido se debe principalmente a colisiones aleatorias de las moléculas; en un sólido depende del intercambio de electrones libres (principalmente en metales) o de los
modos de vibración de sus partículas microscópicas (dominante en los materiales no metálicos). Para el caso simplificado de flujo de calor estacionario en una sola dirección, el calor transmitido es proporcional al área perpendicular al flujo de calor, a la conductividad del material y a la diferencia de temperatura, y es inversamente proporcional al espesor.
- Transferencia de calor por conducción a través de secciones en series En estado estacionario el flujo de calor a través de todas las secciones debe ser el mismo para un conjunto de "n" paredes en perfecto contacto térmico. Sin embargo las gradientes pueden ser distintas.
- Conductividad térmica La conductividad térmica es el tiempo que emplea el flujo de calor en estado estable al atravesar una unidad de área de un material homogéneo inducido por una unidad de gradiente de temperatura en una dirección perpendicular a esa unidad de área, W/m⋅K.
- Resistencia térmica La resistencia térmica es la diferencia de temperatura, en estado estable, entre dos superficies definidas de un material o construcción que induce una unidad de velocidad de flujo de calor al atravesar una unidad de área, K⋅m2/W. De acuerdo a esta definición y a la ecuación de conductividad térmica, se puede obtener, por lo tanto, la resistencia térmica . Según lo indicado en la ecuación la resistencia térmica, el valor de la resistencia térmica puede determinarse dividiendo el grosor entre la conductividad térmica del espécimen. Programación en Dev-C++#include <iostream>using namespace std;
int main ()
{
int opcion;
cout<<"\n";
cout << " ***************** MENU \"TRANSFERENCIA DE CALOR\" **************\n\n";
cout << " 1): \" \" conduccion a traves de una seccion\n";
cout << " 2): \" \" conduccion a traves de secciones en serie\n";
cout << " 3): Conductividad termica\n";
cout << " 4): Resistencia termica\n\n";
cout<<" INGRESE UNA OPCION: "; cin>>opcion;
switch(opcion)
{
case 1:
{
cout<<"\n";
cout<<" ******* Calor transferido a traves de una seccion *******\n\n";
int T1, T2;
float A, K, L, Q;
cout<<" Ingrese la primera temperatura: ";cin>>T1;
cout<<" Ingrese la segunda temperatura: ";cin>>T2;
cout<<" Ingrese el area de seccion: ";cin>>A;
cout<<" Ingrese el coeficiente de conductividad termica: ";cin>>K;
cout<<" Ingrese el espesor de la seccion: ";cin>>L;
if((T1-T2)>0)
{
Q=(K*A*(T1-T2))/L;
cout<<"\n";
cout<<" => El Calor transferido por unidad de tiempo es: "<<Q<<endl;
}
else{
if((T1-T2)<0)
{
Q=(-1*K*A*(T1-T2))/L;
cout<<"\n";
cout<<" => El Calor transferido por unidad de tiempo es: "<<Q<<endl;
}
else cout<<"\n";
cout<<" => No hay transferencia de calor o es indeterminado: ";
}
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
break;// fin del switch 1
case 2:
{
cout<<"\n";
cout<<" ******* Calor transferido a traves de secciones en serie *******\n\n";
int T1, Tn, n;
float A, K, L, Q;
cout<<" Ingrese la primera temperatura: ";cin>>T1;
cout<<" Ingrese la ultima temperatura: ";cin>>Tn;
cout<<" Ingrese el area de seccion: ";cin>>A;
cout<<" Ingrese el coeficiente de conductividad termica: ";cin>>K;
cout<<" Ingrese el espesor de la seccion en serie: ";cin>>L;
cout<<" Ingrese el numero de secciones en serie: ";cin>>n;
if((T1-Tn)>0)
{
Q=(T1-Tn)/(n*L/(K*A));
cout<<"\n";
cout<<" => El calor transferido a traves de secciones en serie es: "<<Q<<endl;
}
else{
if((T1-Tn)<0)
{
Q=(-1*(T1-Tn))/(n*L/(K*A));
cout<<"\n";
cout<<" => El calor transferido a traves de secciones en serie es: "<<Q<<endl;
}
else cout<<"\n";
cout<<" => No hay transferencia de calor o es indeterminado: ";
}
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
break;// fin del switch 2
case 3:
{
cout<<"\n";
cout<<" ******* Conductividad termica *******\n\n";
int T;
float L, Q, K, A;
cout<<" Ingrese el espesor de la seccion: ";cin>>L;
cout<<" Ingrese el diferencial de temperatura : ";cin>>T;
cout<<" Ingrese la velocidad del flujo de calor: ";cin>>Q;
cout<<" Ingrese el area de la seccion: ";cin>>A;
if(T>0)
{
K=(Q*L)/(A*T);
cout<<"\n";
cout<<" => El coeficiente de conductividad termica es "<<K<<endl;
}
else{
if(T<0)
{
K=-1*(Q*L)/(A*T);
cout<<"\n";
cout<<" => El coeficiente de conductividad termica es "<<K<<endl;
}
else cout<<"\n";
cout<<" => El resultado no tiene solucion o es indeterminado: ";
}
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
break;// fin del switch 3
case 4:
{
cout<<"\n";
cout<<" ******* Resistencia Termica *******\n\n";
float L, R, K;
cout<<" Ingrese el espesor de la seccion: ";cin>>L;
cout<<" Ingrese el coeficiente de conductividad termica: ";cin>>K;
R=L/K;
cout<<"\n";
cout<<" => La Resistencia termica es : "<<R<<endl;
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
break;// fin del switch 4
}
cout<<"\n";
system(" pause");
return 0;
}
Páginas web de consulta:
- http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-165.htm
- http://es.slideshare.net/alejandranavarro754/propagacion-del-calor-14435802
- http://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_de_calor
- http://www.ctherm.com/products/tci_thermal_conductivity/helpful_links_tools/thermal_resistance_thermal_conductance/lang/es/
