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TRANSFERENCIA DE CALOR CON CAMBIO DE FASE FASE

I.- Introduccion Introduccion Estudiaremos ahora los mecanismos de transferencia de calor con cambio de fase, es decir, decir, aquellos donde intervienen intervienen la ebullición y la condensación. La característica característica fundamental fundam ental de estos procesos es la influencia del calor latente latente de cambio de fase , hfg, debido al cual se pueden transferir grandes potencias sin una gran diferencia diferencia de temperatura temperatura entre la pared y el fluido. Otras características características importantes importantes son la influencia de la tensión superficial σ (la cual determina el angulo de contacto y mojabilidad de las superficies) y de la fuerza boyante, g(ρf − ρf − ρg).

Ejemplos de estos modos de transferencia se encuentran en el núcleo y en el condensador condens ador de una central nuclear nuclea r.

Parámetros adimensionales en ebullición y condensación La obtención de los parámetros adimensionales para un flujo de dos fases es una tarea muy compleja, ya que los contornos y la ubicación de las fases lıquida y

gaseosa son desconocidas. Tenemos que utilizar la experiencia para determinar los parámetros mas importantes. Para el coeficiente de transferencia de calor, puede escribirse

TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA CONDENSACIÓN Se presenta la condensación cuando la temperatura de un vapor se reduce  por debajo de su temperatura de saturación, T sat. Esto suele llevarse a cabo cuando el vapor entra en contacto con una superficie sólida cuya temperatura Ts esté por debajo de la temperatura de saturación T sat de ese vapor. Pero la condensación también puede ocurrir sobre la superficie libre de un líquido o incluso en un gas, cuando la temperatura de éstos a la cual se expone el vapor está por debajo de T sat. En este último caso las gotitas de líquido suspendidas en el gas forman una niebla. En este capítulo sólo se considerará la condensación sobre superficies sólidas.

Se observan dos formas distintas de condensación: en película y por gotas. En la condensación en película el condensado moja la superficie y forma una película de líquido sobre la superficie, la cual resbala hacia abajo debido a la influencia de la gravedad. El espesor de la película aumenta en la dirección del flujo a medida que se condensa más vapor sobre ella. Ésta es la forma en la que por lo general ocurre la condensación en la práctica. En la condensación por gotas el vapor condensado forma gotitas sobre la superficie, en lugar de una película continua, y esa superficie se cubre de un número incontable de gotitas de diámetros variables

En la condensación en película la superficie se cubre por una película de líquido de espesor creciente y esta “pared líquida” entre la superficie sólida y el vapor sirve como una resistencia a la transferencia de calor. El calor de vaporización h fg liberado a medida que el vapor se condensa, debe pasar a través de esta resistencia antes de que pueda llegar a la superficie sólida y ser transferido al medio que está al otro lado. Sin embargo, en la condensación por gotas éstas resbalan hacia abajo cuando llegan a tener cierto tamaño, despejando la superficie y exponiéndola al vapor.

 Ebullición

EBULLICION EN PILETA

Regímenes de ebullición en pileta

Ejemplo Se hierve agua a 120°C en una olla de presión de acero inoxidable mecánicamente pulido, colocada sobre la parte superior de una unidad de calentamiento. La superficie interior del fondo de la olla se mantiene a 130°C. Determine el flujo de calor sobre la superficie.

Respuesta: 228.4 kW/m2