Aire Acondicionado. Transferencia de Calor UK

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  Guia practica de diseño, mantenimiento y evaluación de intercambiadores de calor.
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  1 Aire Acondicionado (I.I.) Ingeniería Eléctrica y EnergéticaMáquinas y Motores TérmicosDepartamento:Area: CARLOS J RENEDO renedoc@unican.es Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28http://personales.unican.es/renedoc/index.htmTlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82 T1.-Transmisión de Calor Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como guía para recopilar información (libros, …) y elaborar sus propios apuntes 2 T1.-TRANSMISION DE CALOR 1.-Introducción2.-Conducción3.-Convección4.-Radiación5.-Mecanismos combinados6.-Coeficiente global de transmisión de calor7.-Resistencia de contacto y factor de suciedad8.-Aislantes9.-Intercambiadores de calor 1.-Introducción   Para la transmisión de calor es necesario diferencia de T, transmitiéndose el calor de los cuerpos de mayor T a los de menorMecanismos de transmisión de calor: ã Conducción  , en el interior de los cuerpos ã Convección  , entre sólidos y fluidos ã Radiación  , a través de un fluido, o el vacío ã Psicrometría  , con aporte de humedad  3 T1.-TRANSMISION DE CALOR 2.-Conducción (I) Interior de los sólidosConductividad térmica, λλλλ (W / m ºC), (tablas) es función de la temperatura del material 0,0430,1280,3-5CorchoGranitoHormigón (seco)Ladrillo2040,14-0,351386AluminioCartónCementoCobre λλλλ (W / m ºC) Material λλλλ (W / m ºC) Material 413401392200 K273 K400 K λλλλ (W / m ºC) Cobre Conductores ( λ  ↑ ) Aislantes térmicos ( λ  ↓ ) Casos típicos (I) 1.-Para una pared de conductividad térmica λ λλ λ  La resistencia de conducción de la pared R  k  = δ δδ δ   / λ λλ λ  A k R pe t pi t Ape t pi t pe t pi t AP       −=      −=      −= λ δ δ λ  4 T1.-TRANSMISION DE CALOR 2.-Conducción (II) 2.-Para una pared plana recubierta de un aislante de conductividad   λ λλ λ  ´  =      −=      −= pe t p t Ap t pi t AP  ´´´´ δ λ δ λ  AApe t pi t k R pe t p t k R p t pi t  ´´´´´ λ δ λ δ  +      −=      −=      −= 3.-Para dos paredes en paralelo de áreas A 1 y A 2  de material diferente, de igual espesor, δ δδ δ  , cada una de ellas con conductividad térmica, λ λλ λ  1 , λ λλ λ  2  Siendo R  k la resistencia térmica equivalente de las dos paredes ; k R pe t pi t 2 k R pe t pi t 1k R pe t pi t P P P  2 1 −=−+−=+= 2 k R 11k R 1k R 1 += Casos típicos (II) =      −=      − Ape t p t Ap t pi t  ´´´´ λ δ λ δ  ; ´ k R k R pe t pi t  +      −=  5 L )i r  / e r ( Ln pe t pi t  )i r  / e r ( Ln pe t pi t L λ π λ π  22 −=− T1.-TRANSMISION DE CALOR 2.-Conducción (III) Casos típicos (III) = P  4.-Para una tubería cilíndrica de conductividad térmica λ λλ λ  La resistencia de conducción del tubo 5.-Tubería cilíndrica rodeada de una vaina aislantede conductividad λ λλ λ  ´, =− L )i r  / e r ( Ln p t pi t  λ π  2´´´´´2´ k R pe t p t k R p t pi t L )i r  / e r ( Ln pe t p t   −=−=−= λ π  ;  L )i r  / e r ( Ln kTubo R  λ π  2 = ;  k R pe t pi t   −= ;´ k R k R pe t pi t  +−==−=−=  )r  / e r ( Ln pe t p t L )i r  / r ( Ln  p t pi t LP  ´´´2´´2  λ π λ π  6 T1.-TRANSMISION DE CALOR 3.-Convección (I) Entre sólidos y fluidos  Coeficiente de transmisión de calor sólido-fluido o coeficiente de convección, αααα (W / m 2 ºC); es variable con geometría del sólido, la orientación, la naturaleza del fluido y del tipo de convecciónExisten dos tipos de convección: Forzada;  el fluido en movimiento, una bomba, un ventilador, viento, corriente de agua, etc; αααα  elevado  Natural  , el fluido está en reposo, αααα bajoDos tipos de fluidos: Gases  tienen un bajo αααα Líquidos  poseen un  αααα  elevado  Evaporaciones  y condensaciones  , αααα más elevado  7 T1.-TRANSMISION DE CALOR 3.-Convección (II) La transmisión de calor para una pared o una tubería rodeada por un fluido  Pudiéndose expresar el calor transmitido en función de la resistencia de convección (R c ) entre el sólido y el fluido: Entre una superficie y un fluido, para aumentar la transmisión de calor  ã  Pasar de conv. natural a forzada  , incrementando el coeficiente αααα ãSi el fluido es gas  , se colocan aletas  ; c R f t p t A1f t p t f t p t AP  −=−=      −= α α  (batería) ;1 α  Ac R   = 8 T1.-TRANSMISION DE CALOR 3.-Convección (III) Dificultad en calcular αααα , para ello existe formulación de carácter experimental. Correlaciones  de ASHRAE  convección natural aire:Superficies cilíndricas de diámetro exterior D  (Si D  < 0,1 m se toma D  = 0,1 m) Posición vertical:Posición horizontal:Superficies planas; (Si L ó H  < 0,1 m se toma L ó H  = 0,1 m) Vert, altura H  : Hor. anchura L : Calor hacia abajo:Calor hacia arriba: [ ]  25 ,0  D t 42 ,1  ∆= α  [ ]  25 ,0  D t 32 ,1  ∆= α  [ ]  25 ,0  Lt 59 ,0   ∆= α  [ ]  25 ,0  Lt 32 ,1  ∆= α  [ ]  25 ,0  H t 42 ,1  ∆= α  ¿Unidades?
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