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TEMA: Ingeniería térmica y de fluidos
Ingeniería térmica y de fluidos hace 12 años 10 meses #65127
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Ingeniería térmica y de fluidos
La Ingeniería Térmica trata de los procesos de transferencia de calor y la metodología para calcular la velocidad temporal con que éstos se producen y así poder diseñar los componentes y sistemas en los que son de aplicación. La transferencia de calor abarca una amplia gama de fenómenos físicos que hay que comprender antes de proceder a desarrollar la metodología que conduzca al diseño térmico de los sistemas correspondientes. Siempre que existe una diferencia de temperatura, la energía se transfiere de la región de mayor temperatura a la de temperatura más baja; de acuerdo con los conceptos termodinámicos la energía que se transfiere como resultado de una diferencia de temperatura, es el calor. Sin embargo, aunque las leyes de la termodinámica tratan de la transferencia de energía, sólo se aplican a sistemas que están en equilibrio; pueden utilizarse para predecir la cantidad de energía requerida para modificar un sistema de un estado de equilibrio a otro, pero no sirven para predecir la rapidez (tiempo) conque puedan producirse estos cambios; la fenomenología que estudia la transmisión del calor complementa los Principios termodinámicos, proporcionando unos métodos de análisis que permiten predecir esta velocidad de transferencia térmica Teoría de ingeniería térmica y de fluidos El calor es una forma de energía asociada al movimiento de los átomos, moléculas y otras partículas que forman la materia. El calor puede ser generado por reacciones químicas (como en la combustión), nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (como en los hornos de microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre.
Las ecuaciones que rigen toda la mecánica de fluidos se obtienen por la aplicación de los principios de conservación de la mecánica y la termodinámica a un volumen fluido. Para generalizarlas usaremos el teorema del transporte de Reynolds y el teorema de la divergencia (o teorema de Gauss) para obtener las ecuaciones en una forma más útil para la formulación euleriana.
Las tres ecuaciones fundamentales son: la ecuación de continuidad, la ecuación de la cantidad de movimiento, y la ecuación de la conservación de la energía. Estas ecuaciones pueden darse en su formulación integral o en su forma diferencial, dependiendo del problema. A este conjunto de ecuaciones dadas en su forma diferencial también se le denomina ecuaciones de Navier-Stokes. No existe una solución general a dicho conjunto de ecuaciones debido a su complejidad, por lo que para cada problema concreto de la mecánica de fluidos se estudian estas ecuaciones buscando simplificaciones que faciliten la resolución del problema. En algunos casos no es posible obtener una solución analítica, por lo que hemos de recurrir a soluciones numéricas generadas por ordenador. A esta rama de la mecánica de fluidos se la denomina mecánica de fluidos computacional Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.01 Principios básicos de transferencia de calor Transmisión de calor por conducción: Pared plana y Paredes planas en serie Analogía eléctrica de la conducción: Paredes en paralelo y Resistencia de contacto Conductividad térmica: Coeficientes de conductividad térmica para las aleaciones. Conductividad térmica en líquidos gases y vapores Transmisión de calor por convección Transmisión de calor por radiación Mecanismos combinados de transmisión de calor Anexo sobre aislantes térmicos Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.02 Conducción unidireccional estacionaria Ecuación fundamental de la transmisión de calor por conducción Conducción en un cilindro sin generación de energía Espesor de aislamiento crítico para un cilindro; número de Biot Pared esférica sin generación de energía Conducción monodimensional en régimen estacionario con generación de energía: Pared plana. Placa plana rodeada por un fluido convector. Pared cilíndrica. Pared cilíndrica rodeada con una vaina Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.03 Conducción estacionaria en dos o más dimensiones Conducción de calor en función de dos o más variables independientes. Método analítico Conducción en régimen permanente en placas rectangulares: Placa rectangular con distribución de temperatura en una arista y nula en las demás Placa con un borde a temperatura uniforme Placa rectangular con distribución de la temperatura en dos bordes opuestos Distribución de temperaturas en más de una superficie de contorno Condición de contorno de convección Conducción en un cilindro circular de longitud finita Tablas de Funciones de Bessel J0(x) y J1(x) Distribución de temperaturas en secciones rectangulares, paralelepípedos, cilindros y tubos Método gráfico Factor de forma para la conducción para diferentes geometrías Métodos numéricos Método de relajación Ecuaciones para los residuos en el caso de nudos en los límites Método matricial Técnicas de iteración Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.04 Condición de contorno de convección en sólidos infinitos TConducción transitoria en placa infinita, cilindro y esfera Conducción transitoria en 2 y 3 dimensiones en tubos Transmisión de calor por conducción en régimen transitorio con generación de calor E Tablas de Funciones de Bessel Funciones de Bessel; fórmulas de recurrencia Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.05 Condición de contorno isotérmica en sólidos infinitos Conducción transitoria en placa infinita, en pared cilíndrica infinita y en una esfera, con condición de contorno isotérmica Transmisión de calor por conducción en régimen transitorio, con generación de calor E Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.06 Transitorios en sólidos semiinfinitos Conducción transitoria en un sólido semiinfinito Condición de contorno isotérmica y de convección en sólido semiinfinito Sólido semiinfinito sometido a un flujo térmico uniforme en su superficie Contacto entre sólidos semiinfinitos Sólido semiinfinito sometido a un pulso de energía en su superficie Sólido semiinfinito con generación de calor y c.c. isotérmica Sólido semiinfinito con generación de calor y c.c. convección Sólido semiinfinito sometido a una variación periódica de su temperatura superficial Conducción transitoria en un sólido con resistencia térmica despreciable Pared que se calienta por una cara y se mantiene en contacto con un fluido por la otra Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.07 Conducción en sólidos finitos Conducción transitoria bidimensional y tridimensional Sistemas bidimensionales y tridimensionales Conducción transitoria en 2 y 3 dimensiones (c.c. isotérmica y c.c. convección) Transmisión de calor por conducción en régimen transitorio con generación de calor E Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.08 Método gráfico para transitorios Soluciones numéricas a problemas de conducción monodimensional en régimen transitorio Nudos interiores y periféricos Ecuaciones térmicas de los nudos y condiciones de estabilidad Aplicación del método gráfico a paredes compuestas Resolución gráfica con choque térmico y con convección en la superficie Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.09 Superficies ampliadas Transferencia de calor en aletas de sección transversal constante Aleta muy larga Aleta con su extremo libre aislado térmicamente Aleta con convección desde su extremo libre Aleta entre dos paredes a temperaturas diferentes Campo de aplicación de las aletas rectas de sección uniforme Perfil óptimo Aletas de sección variable Aleta anular de espesor constante Aleta longitudinal de perfil trapecial Aleta longitudinal de perfil triangular Perfil óptimo de la aleta longitudinal de perfil triangular Rendimiento de la aleta; casos particulares Perfiles de aletas longitudinales de perfil parabólico Protuberancias Coeficiente global de transmisión de calor de aletas en aire Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.10 Convección: capa límite térmica e hidrodinámica Ecuación diferencial de la transmisión de calor en un medio en movimiento Capa limite laminar en flujo sobre placa plana: polinomios de grado 2 y 3 Espesores y caudales de la capa límite Espesor de desplazamiento de la capa límite Espesor de la cantidad de movimiento de la capa límite Espesor de energía de la capa límite Caudal de la capa límite Caudal de la cantidad de movimiento de la capa límite Ecuación integral del impulso de la capa límite laminar Caudal de la cantidad de movimiento Fuerza de arrastre.- Casos particulares con perfiles de segundo y tercer grado Ecuaciones de Prandtl de la capa límite Ecuación clásica de Kàrmàn Ecuación integral de la energía de la capa límite Relación entre los coeficientes de arrastre y convección en flujo laminar sobre placa plana Capa límite turbulenta para placa plana Desprendimiento de la capa límite Tabla de coeficientes de arrastre de algunos cuerpos y perfiles inmersos en una corriente fluida Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.11 Convección: flujo en conductos Flujo isotérmico en conductos circulares; Ec. de Poiseuille Región de flujo desarrollado hidrodinámicamente Flujo en conductos no circulares circulares. Flujo laminar incompresible entre placas paralelas Fluidos que circulan por tuberías en convección forzada en régimen laminar con flujo de calor constante Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.12 Convección: analogías y análisis dimensional Analogía entre la transmisión de calor y la cantidad de movimiento en flujo turbulento Capa límite térmica sobre placa plana. Conductividad térmica. Cantidad de movimiento Expresión general de la relación básica de la analogía entre el calor y la cantidad de movimiento Analogías de Reynolds, Prandtl, Von Karman y Colburn Diagrama de Moody Análisis dimensional. Teorema de Buckinghan. Ecuación general de resistencia Ecuación general de la pérdida de carga en una conducción cilíndrica Método básico de análisis dimensional Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.13 Correlaciones para la convección natural Correlaciones analíticas para la convección natural en placa plana vertical Solución integral en pared isotérmica Placa isotérmica Placa con flujo de calor constante Correlaciones para la convección natural en placas Convección natural, sobre placa vertical Convección natural sobre placa vertical a temperatura uniforme Convección natural sobre placa vertical con flujo de calor constante Convección natural sobre placa inclinada Convección natural en placa horizontal Convección natural entre placas horizontales Convección natural entre placas verticales Convección natural entre placas inclinadas Correlaciones para la convección natural en tubos Convección natural sobre un tubo o un cilindro horizontal Correlaciones para la convección forzada en placas Flujo laminar sobre placa plana horizontal Flujo laminar totalmente desarrollado entre placas planas paralelas Flujo turbulento sobre placa plana horizontal lisa; idem, sobre placa rugosa Correlaciones para la convección forzada en el interior de tuberías Flujo laminar por el interior de tuberías Flujo turbulento desarrollado por el interior de tuberías (Ecuaciónes de Dittus-Boelter, Polley, Sieder y Tate, etc) Flujo turbulento no desarrollado por el interior de tuberías Flujo turbulento de metales líquidos por el interior de tuberías Flujo turbulento por un serpentín tubular Correlaciones para la convección forzada por el exterior de tuberías Flujo paralelo turbulento por el exterior de un tubo Flujo paralelo turbulento por el exterior de tubos en batería (Diámetro hidráulico) Correlaciones para la convección forzada en esferas Convección natural y forzada combinadas Correlaciones para la convección en flujos cruzados Flujo cruzado en tubo único liso y en tubos en batería Correlaciones para la convección de un flujo a través de un lecho compacto Convección natural entre cilindros concéntricos Correlaciones para la convección natural en esferas. Esfera isoterma Convección natural entre esferas concéntricas Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.14 Condensación y vaporización Transferencia de calor por condensación Condensación en forma de película Condensación en película laminar sobre placas y tubos verticales Condensación en película laminar sobre placas y tubos inclinados Condensación en película laminar sobre un tubo horizontal Condensación en régimen turbulento Efecto de la velocidad del vapor en placas y tubos verticales Condensación en régimen turbulento en el interior de tubos horizontales Condensación en forma de gotas Transferencia de calor por ebullición de líquidos en reposo Evaporación en película descendente sobre una pared vertical Ebullición nucleada en recipientes con un líquido en reposo Ebullición en la superficie exterior de un hilo horizontal caliente sumergido en un líquido Ebullición de líquidos en flujo forzado en el interior de tubos horizontales Fenomenología de la evaporación en tubos verticales Gradiente de presión en el interior de tubos verticales Formulación para la evaporación en tubos verticales Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.15 Intercambiadores de calor (Método de la LMTD) Tipos básicos de intercambiadores de calor Intercambiadores de paso simple 1-1 Intercambiador de corrientes paralelas en contracorriente 1-2 Intercambiador 2-4 Intercambiador de flujos cruzados Coeficiente U de transferencia térmica global Factor de suciedad Transmisión de calor entre fluidos en movimiento, a temperaturas variables, a través de una pared Temperatura media logarítmica (LMTD) Factores de corrección de la (LMTD), para diversas configuraciones de intercambiadores Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.16 Intercambiadores de calor: método de la eficiencia (NTU) Eficacia de los intercambiadores de calor (NTU) Flujos paralelos en equicorriente Flujos paralelos en contracorriente Valores de la eficiencia térmica para diversas configuraciones de intercambiadores de calor compactos Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.17 Radiación térmica: Fundamentos Física de la radiación. Concepto de cuerpo negro. Ley de Planck. Ley del desplazamiento de Wien. Ley de Stefan-Boltzman Funciones de radiación Transmisión de calor por radiación Factor de forma de la radiación: Para dos superficies infinitesimales, Para una superficie finita y otra infinitesimal, Para dos superficies finitas Propiedades de los factores de forma. Álgebra de factores de forma Eliminación de superficies cóncavas Factores de visión para tres superficies convexas generadas a lo largo de una recta Método de las cuerdas cruzadas Gráficas para la determinación de factores de forma en 2 y 3 dimensiones Intercambio radiativo entre superficies negras Intercambio radiativo entre dos superficies negras y una refractaria. Temperatura de la refractaria Factor de forma general Intercambio radiativo entre superficies grises Recinto formado por dos superficies grises Recinto formado por dos superficies grises especulares Recinto formado por dos superficies grises y una o varias pantallas de radiación Recinto formado por tres superficies grises, dos opacas y una refractaria Técnicas matriciales Superficies con temperaturas conocidas Superficies con flujo neto de calor conocido Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.18 Radiación térmica en gases Radiación a través de un medio transmisor y absorbente Transferencia de calor entre dos superficies infinitas con un gas intermedio Transferencia de calor entre dos superficies finitas con un gas intermedio Intercambio radiativo entre un gas isotermo y un recinto negro Intercambio radiativo entre un gas isotermo y un recinto gris Propiedades radiativas de los gases. Emisividad de los gases. Longitud característica. Emisividad de una mezcla de gases. Absortividad de los gases Determinación práctica de la emisividad Radiación de nubes de partículas. Llamas luminosas. Llamas de carbón pulverizado Cálculos en hornos y hogares Medida de temperaturas 19 Tablas Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.19 Tablas
Problemas
Problemas sobre régimen estacionario (paredes y tubos, cilindros, esferas, calderas, aislantes, chimeneas, elementos finitos, superposición, tanques y hornos), régimen transitorio, convección (aceites, refrigeración, calefacción, capilares, pareds, calderas y tubos), combustión (calderas, instalaciones térmicas, hidrocarburos), aletas (anulares, protuberancias, rdiadores, geometrías longitudinales, calefacción, termopares), intercambiadores de calor (flujo cruzado, contracorriente, cascada y tubos, eficiencia y LMTD) y radiación (emisividad, factor de visión y de forma, cuerpos negros y superficies grises Problemas de ingeniería térmica y de fluidos Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.Régimen estacionario Paredes y tubos, cilindros, esferas, calderas, aislantes, chimeneas, elementos finitos, superposición, tanques, hornos Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.Régimen transitorio Placas, paredes, termopares, templado, hornos, laminación, recuperadores, corrientes de aire, cojinetes, tratamientos térmicos Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.Convección Aceites, refrigeración, calefacción, capilares, paredes, calderas, tubos Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.Combustión Calderas, instalaciones térmicas, hidrocarburos Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.Aletas Anulares, protuberancias, radiadores, geometrías longitudinales y transversales, calefacción, termopares Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.Intercambiadores de calor Flujo cruzado, contracorriente, carcasa y tubos, eficiencia, LMTD Esta imagen está oculta a usuarios invitados. Por favor, inicie sesión para poder verla.Radiación Emisividad, factor de visión, factor de forma, cuerpor negros, superficies grises |
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Re: Ingeniería térmica y de fluidos hace 12 años 10 meses #65131
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Madre del amor hermoso
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Pasión es ausencia de frío
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Re: Ingeniería térmica y de fluidos hace 12 años 10 meses #65144
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Re: Ingeniería térmica y de fluidos hace 12 años 10 meses #65173
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Re: Ingeniería térmica y de fluidos hace 12 años 10 meses #65181
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2_._ 2_._ 2_._ 2_._ 2_._ 2_._ 2_._ 2_._ 2_._ 2_._
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