Transferencia de Calor

 

 

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.  Transferencia de calor.

  Escuela: universidad de Guanajuato división de

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ciencias naturales y exactas.   Nombre: Hernández Rodríguez Ricardo Daniel   Nua:774352.   Numero de tarea: 1°

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11 DE FEBRERO DE 2018 DCNE

 

Descripción del sistema.

El sistema elegido para analizar es un sistema convencional que se puede encontrar en cualquier casa, dicho sistema es un calentador solar de 10 tubos que se encuentra ubicado en la parte superior de la casa. Los calentadores solares son aparatos que utilizan el calor del sol (energía solar) para calentar agua por medio de tubos de vidrio al vacío, para uso en casas, albercas, negocios e industrias. En muchos climas un calentador solar puede disminuir el consumo energético utilizado para calentar agua. Tal disminución puede llegar a ser de hasta 50%-75% o inclusive 100% si se sustituye completamente, eliminando el consumo de gas o electricidad. Los calentadores tienen una elevada eficiencia para captar la energía solar. Dependiendo de la tecnología y materiales implementados, pueden llegar a alcanzar eficiencias del 98%. No debe confundirse los calentadores solares térmicos con los paneles fotovoltaicos, los cuales no se utilizan para calentar substancias, sino para generar electricidad a partir de la luz. Un calentador solar se compone principalmente de un tanque térmico de almacenamiento y una serie de tubos de vidrio al vacío.  

 

 

La convección: La conveccion es el mecanismo de tranferencia de calor por movimeineto de masa o circulacion dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo oir la diferencia de densidades de la materia; o forzada, cuando la materua es obligadaa moverse de un lugar a otro. La conveccion se da cuando gracias a la distinta temperatura que adquiere el agua y ocurre una circulacion del agua ya que sus decidades cambian y asi se va transfiriendo la energia del agua DE T2 a T1 la cual es menor a la temperatura T2. Conduccion: Es el mecanismo en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas, produciendo un flujo de calor desde las temperaturas más altas a las más bajas. Cuando el agua se calienta y está a su temperatura máxima se almacena en un tanque de acero inoxidable aislado, el material usado para aislar el tanque no es 100% eficiente por lo que la temperatura elevada calienta el acero inoxidable asi generando la transferencia de calor por conducción. Radiación: La radiación térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas. A diferencia de la conducción y la convección, o de otros tipos t ipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética es independiente de la metería para su propagación, de hecho, la trasferencia de energía por radiación es más efectiva en el vacío.

 

La radiación en mi sistema se da entre el sol y los tubos de borosilicato al vacío, la energía absorbida se transfiere al agua que está a una temperatura como se muestra en la imagen, ya que se calienta el agua ocurre otro mecanismo de trasferencia que es la convección natural. La importancia de los mecanismos de trasferencia en mi sistema es que los 3 mecanismo están presentes ya que sus conjuntos hacen que este equipo amigable para el ambiente funcione correctamente, ya que, si alguno fallara, no se podría completar su tarea a la perfección. este quipo debe de ser diseñado con gran cuidado para que el mecanismo de trasferencia de conducción no se lleve a cabo del agua caliente al tanque ya que el agua perdería energía ene rgía y no obtendríamos una buena eficiencia al momento de querer calentar el agua a una T2, a su vez si la convección no se llevara a cabo seria altamente tardado poder calentar el agua requerida para que el tanque se llenara y por último la radiación, si no se realizara este mecanismo seria inservible dicho invento. Las conclusiones que obtuve al momento de recabar datos para la investigación investigació n fueron las siguientes:

• En la convección existe movimiento del fluido a nivel macroscópico mientras que en la conducción existe movimiento a nivel microscópico, atómico o molecular, pero no a nivel macroscópico, entendiendo como nivel macroscópico movimiento de volúmenes relativamente grandes del fluido. • La convección se clasifica en natural y forzada. En la convección natural el movimiento del fluido es debido a causas naturales, como el efecto de flotación, el cual se manifiesta con la subida del fluido caliente y el descenso del fluido frio. • La transferencia de calor por convección depende de las propiedades del fluido, de la superficie en contacto con el fluido y del tipo de flujo. Entre las propiedades del fluido se encuentran: la viscosidad dinámica m, la conductividad térmica k, la densidad r. •La velocidad de transferencia de calor a través de un fluido es mucho mayor por convección que por conducción. Cuanto mayor es la velocidad del fluido mayor es la velocidad de transferencia de calor. • La convección natural es debida al gradiente térmico, y se justifica:1. Por la diferencia de densidad o de peso específico que aparece debido a las diferentes temperaturas. Esto produce que el fluido más frío circule hacia abajo y el más caliente hacia arriba, produciendo una corriente ascendente. Referencias:

•“Fundamentos de Transferencia de Momento, Calor y Masa”, Convección; James R.WELTY; Edit. Limusa; 1996; Pag 278-279 •“Transferencia de Calor”, Principios de Conveccion; J.P. HOLMAN; Decima ReimpresionEdit. CECSA; 1999; Pag 193-198 [1] [1]www.uclm.es/profesorado/.../FA0405%20Tema04%20Calor.ppt   [2]http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/lopez_s_ja/capitulo3.pdf.