La transferencia de calor por condensación es fundamental para el funcionamiento de las centrales eléctricas actuales que emplean combustibles fósiles para hervir agua y hacer que el vapor resultante mueva las turbinas para generar electricidad. El vapor debe entonces volver a condensarse en agua, que se recoge y se envía de nuevo a la caldera para reiniciar el ciclo.

Tres cualidades cruciales contribuyen a la eficiencia de la transferencia de calor en estos sistemas: Las gotas  debe formarse fácil y abundantemente en la superficie del condensador, el área de contacto entre la gota y la superficie debe ser lo bastante grande como para facilitar la conducción del calor, y las gotas deben alejarse con rapidez de esa superficie para permitir que nuevas gotas inicien la condensación.

Aunque la mayoría de investigaciones anteriores sobre formas de mejorar los condensadores se ha centrado en la tercera cualidad expuesta en el párrafo anterior, un nuevo trabajo de investigación y desarrollo realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, mejora las tres cualidades a la vez.

El equipo de Evelyn Wang, Rong Xiao, Nenad Miljkovic y Ryan Enright ha adoptado un enfoque innovador para mejorar la transferencia de calor en centrales eléctricas y sistemas de refrigeración. La nueva técnica podría proporcionar una mejora del 100 por cien en la eficiencia de transferencia de calor respecto a los sistemas convencionales.

Un tubo de cobre recubierto con la combinación de un material hidrófobo, que repele el agua, y otro oleoso, con puntos hidrófilos, que atraen el agua, posicionados estratégicamente, logra una densa concentración de formación de gotitas, y una rápida liberación de éstas antes de que tengan la oportunidad de hacerse más grandes. Esta combinación conduce a una transferencia de calor mucho mayor. (Foto: Nenad Miljkovic y Rong Xiao)

El nuevo sistema es una mejora de los condensadores utilizados para convertir vapor en agua. El mismo principio también se podría utilizar para mejorar la eficiencia de los condensadores en plantas de desalinización y en sistemas de control térmico.

La innovación combina dos propiedades: La primera, una superficie nanoestructurada, grabada con pequeños pilares, que reduce el contacto entre las gotitas y la superficie. La segunda, una capa aceitosa que cubre la superficie, ayudando a que se formen abundantes gotitas, y también haciendo más fácil que se deslicen y desprendan de la superficie del condensador.

Información adicional

Hola Queridos Lectores continuamos con la enseñanza de la Transferencia de Calor a aplicaciones diarias en nuestro vivir, ambiente, trabajo, etc, . En la Anterior entrada explicamos los metodos de transferencia de calor ahora vamos a realizar un balance de energia General. Quedamos atentos a sugerencia.

BALANCE DE ENERGÍA EN UNA SUPERFICIE.

Cuándo se aplica el principio de conservación de la energía a una superficie de un cierto medio, la superficie de control no incluye masa y volumen.

Nota: Un volumen o un área de control es un límite físico donde se realiza el balance de energías.

Balance de energía en una superficie de control

En el Siguiente Grafico Mostramos el compotamiento de la Transferencia de Calor en una superficie analisis Teorico para calcula de la Energia.

 

Ahora Vamos a realizar un Ejemplo para aclarar lo visto anteriormente y mirar el procedimiento de desarrollo.

Ejemplo 

Para evaluar el coeficiente de convección “h”, se usa una varilla de aluminio dos termopares a x1 = 2 y x2 = 4 cm a lo largo de su eje. El Aluminio tiene una k = 209.3 w/mk y las temperaturas en los termopares son de 60 y 45 ºC y la del aire 120 ºC, ¿Cuál es el valor de “h”?.

SOLUCIÓN. Temperatura a 2 y 4 cm de la punta de la varilla a lo largo del eje.

ENCONTRAR. Coeficiente de convección “h”.

  

SE ASUME. Estado estable, conducción unidireccional en “x”  Propiedades Constantes, sin

generación de energía.

ESQUEMA. 

Para realizar el Analisis observemos la Siguiente Imagen del procedimiento

  

 

ANÁLISIS. De un balance de energía y Calculo:

 

COMENTARIO. 

La exactitud del método de medición de “h” depende de lo asumido.

 

Bienvenidos Lectores en esta ocasion vamos a presentar un Metodo de Transferencia de Calor que se llama la Radiacion, Este metodo se ve a diario ya que la mayor fuente esta dada en el Sol. Tambien lo podemos encontrar cuando encedemos una estufa, realizamos una fogata, y en su defecto cuando hacemos una analisis de laboratorio donde enviamos rayos gama. 

Welcome Readers on this occasion we will present a method Heat Transfer Radiation is called, this method is seen daily since most source is given in the Sun Also we can find when we turn on a stove, make a campfire, and failing when we do a laboratory analysis where we send gamma rays.

Que es la Radiacion

Emitida por la superficie originada de la energía térmica de la materia que rodea la superficie.

 

Si se esta considerando la radiación entre dos superficies de diferente temperatura. El piso a Ts y alrededores a Talr.  Se está considerando la diferencia de energía térmica que es liberada debido a la emisión de Radiación y generada debido a la absorción de la radiación.

En un salón de clase donde se mantiene una temperatura de 250C y las paredes a 150C se presenta un grupo de 10 alumnos que como promedio tienen un área en la superficie de cu cuerpo de 1,5 m2 así como la temperatura de su piel de 320C. ¿Cuál es la razón de la radiación entre las superficies del salón y la de un alumno como promedio?

SE CONOCE. Temperaturas T∞, Ts y Talr y A  de un cuerpo radiante.  

ENCONTRAR,

PROPIEDADES. ε = Ladrillo 0.95 (vea tabla).

  

SE ASUME. Estado estable, no hay convección, cuerpo de área “A” muy pequeño 

en comparación del salón y temperaturas constantes.

ESQUEMA.  

 

ANÁLISIS. La razón neta de radiación entre el alumno y el salón de clase es:

COMENTARIO. 

Es interesante observar que bajo estas condiciones de los alrededores de T = 150C, 
si  se considerara un curso de verano cuando la Talr subiría, digamos a 300C el calor 
de radiación tendería a bajar grandemente. (es interesante evaluarlo para conocer su 
decremento en %) 

resolviendo.co 

Continuando con la Enseñanza de Materias Aplicadas a la Ingenieria hoy vamos a ver el Metodo de Conveccion en Transferencia de Calor sean bienvenidos a la web de las ciencias exactas.

Conveccion 

PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN

1.Convección Forzada. Si el fluido se hace circular sobre la pieza por medio de un ventilador o una bomba.

2.Convección Libre. Si el fluido circula en forma natural sobre la pieza sin ninguna fuerza artificial.

3.Con cambio de fase.

  (a) Ebullición. Cambio de fase líquida a la fase gaseosa.

  (b) Condensación. Cambio de la fase gaseosa a la fase líquida

Tabla 1.2  VALORES TIPICOS DE “h”

Ejemplo 

Se tiene un cilindro de 50 mm de diámetro en agua a 250C y a una velocidad de 1 m/s. Para mantener la temperatura de 100oC en su superficie se requiere una potencia de 30 kw/m. Si el cilindro se coloca en aire a 250C y 10 m/s se requieren 500w/m para mantener en su superficie  una temperatura de 1000C.

Encuentre los coeficientes de convección en ambos casos y compárelos 

Analisis y Solucion

  

Hola Lectores Bienvenidos en esta ocasion vamos explicar el metodo de conduccion en transferencia de calor queremos hacerlo investigativo con la realidad que hoy en dia podemos observar. La conduccion esta presente en varios parametros de nuestra vida ya que es aplicable en la Industria y que a su vez es ingenieria aplicada a la Investigacion.

Conduccion

BAJO CONDICIONES DE FLUJO ESTABLE.

Conductividad térmica de varios materiales
Para aclarar este tema vamos a Desarrollar un Ejemplo donde vamos aplicar la Teoria antes Vista.

Ejemplo 


El techo de concreto de una casa mide 4 x 6 mts de 0.15 mts de espesor. La temperatura en el exterior es de 400C y en el interior es de 250C. La “k” del concreto es de 0.8 w/mk. 

 

(a) evalúe la razón de la transmisión de calor del techo. 

(b) El costo el dueño de la casa si se usa un aparato que mantiene esas condiciones del interior por 8 horas cuando la energía tiene un costo de $0.694 el Kw.hr.

 

Solucion

 

Para mantenerse las condiciones del interior de la casa hay que determinar la transferencia de calor por conducción en el techo para conocer el costo de refrigeración.  

 

Esquema del Ejercicio

 

 

Analisis y Calculo en la Placa

 

 

 

Con este ejercicio hemos aclarado la induccion al Tema de Conduccion de nuestro curso de Transferencia de Calor.

 

   

Identificar cada uno de los tres mecanismos de TC en un proceso de la vida real, reconocer las propiedades y parámetros apropiados en las leyes que rigen el comportamiento de estos fenómenos  en cada uno de estos mecanismos y utilizar la metodología en el contenido procedimental mostrado para la solución de los problemas de TC en situaciones elementales.

2) Conceptos Basicos de Termodinamica y Transferencia de Calor

FORMAS DE ENERGÍA: Térmica, mecánica, cinemática, potencial, eléctrica, magnética,

química y nuclear. La suma de estas energías se le llama “E”, energía total por unidad de masa ”e”.

U = Energía interna de un sistema (suma de las formas de energías microscópicas relacionadas con la estructura y actividad molecular de un sistema). Por unidad de masa “u”.

Energía o calor sensible: Parte de la energía interna asociada con la energía cinética de las moléculas.

Energía o calor latente. Es la energía interna relacionada con la fase. La fase gaseosa está en un mayor nivel de energía interna que las fases líquida y sólida.

Energía química Es la energía interna asociada con los enlaces atómicos en una molécula.

Energía nuclear. Es la energía interna asociada con los enlaces en el interior del núcleo del átomo.

h = u + Pv = Entalpía por unidad de masa. El producto Pv es la energía de flujo de fluido. Es la energía necesaria par empujar y mantener el flujo de un fluido.

Calor específico. Es la energía requerida para elevar en un grado la temperatura de una unidad de masa

de una sustancia. Depende de la manera en que se ejecuta el proceso, “Cv” a volumen constante o “Cp” a

presión constante.

La unidad internacional de la energía es el joule (J) o el kilo joule (1kJ = 1000 J),

1Joule = 1 N.m = 1 m2.kg/s2

En el sistema inglés es la “unidad térmica de energía” (BTU) que es la energía necesaria

para elevar en 10F la temperatura de 1 lbm de agua a 60 0F. ( 1 BTU = 1.055056 kJ ).

Otra unidad de energía es “la caloría” ( 1 caloría = 4.1868 J ). Se define como la energía

necesaria en 1 0C la temperatura de un gramo de agua a 14.5 0C.

La unidad de potencia es el watt ( 1 watt = 1 joule/s ). 1w = 3.41214 BTU/h

Las unidades de temperatura son: T (0k ) = T (0C) + 273.15

Para calores específicos en:  kJ/kg 0C o en kJ/kg 0k son idénticas ya que:  ΔT(0C) = ΔT(0k).

1 w/m 0C = 0.5778 BTU/h.ft.0F

Fuente: Ingenieria Aplicada Ramibal