FORMULARIO TRANSFERENCIA DE CALOR ING QUIMICA

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FORMULARIO TEMA 3: TRANSFERENCIA DE CALOR
· Conducción de calor:
K= Conductividad térmica del material
A= Área de la pared
· Conductividad de calor a través de una Pared
L= Espesor de la Pared
K= Conductividad calorífica
Q= Flujo de Calor
· Conductividad:
· Resistividad:
Q= 
∆T: Variación de Temperatura
R: Resistividad
· Conductividad de calor para paredes compuestas:
Ejemplo de una pared para una pared de tres materiales:
Q= 
Donde:
Ra: Resistividad del Material a
Rb: Resistividad del Material b
Rc: Resistividad del Material c
· Conductividad a través de una superficie cilíndrica Simple:
 R2 R1
Q=
· Conductividad a través de una superficie cilíndrica Compuesta
 
 T1 = T2 + 
 R1 R2 R3
 T2 = T3 + 
 
 T2 + T3= 
· Convección:
· Ley de Enfriamiento de Newton:
h: Coeficiente de convección
Tw: Temperatura de la Superficie
T∞: Temperatura del Fluido
· Natural:
· Número de Grashof:
Donde:
u:Viscocidad del Fluido
B: Coeficiente de expansión
: Densidad del Fluido
g: Gravedad
L: Longitud del sistema que se usa
Tw: Temperatura Superficial
T∞: Temperatura del Fluido
· Rayleigh:
Donde:
Pr: Número de Prandte
Gr: Número de Grashof
· Prandte;
Cp: Capacidad Calorífica
K: Conductividad térmica del fluido
· Nusselt:
· Forzada (Flujo Externo):
 L si es placas planas
 
 D si es un cilindro
Donde:
v= Viscosidad Cinemática
Re= Número de Reynolds
V= Velocidad del Fluido
· Placas Planas:
Si es laminar:
Si es Turbulento:
Para saber si es turbulento o laminar, se calcula el número de Reynolds, y debe cumplir con alguna de estas condiciones:
Re< 2400 Flujo Laminar
2400< Re < 4000 Transición
Re> 5x Flujo turbulento
· Alrededor de un Cilindro:
Donde:
ReD= # de Reynolds
C y m son constantes que dependerán del Número de Reynolds
	Red
	C
	m
	0,4 - 4
	0,989
	0,330
	4 - 40
	0,911
	0,385
	40- 4000
	0,683
	0,466
	4000-40000
	0,193
	0,618
	40000-400000
	0,027
	0,805
· Flujo a través de un haz de tubos o Banco de Tubos:
Calor en el banco de tubos:
Donde:
∆Tme= Diferencia de Temperatura Media Logarítmica
N= Número de tubos
Donde:
Ts= Temperatura de la superficie del Tubo
Ti= Temperatura del fluido a la entrada del tubo
To= Temperatura del Fluido a la salida del tubo
Donde:
Nt= Número de tubos en el plano transversal
N= Número total de tubos
St= Espaciado transversal del Fluido
N≥ 20
0,7< Pr < 500
1000 < ReDmax < 2x 
· Arreglo de Tubos Alineados:
· Arreglo de Tubos escalonados:
Donde:
V= Velocidad del Fluido
Para usar la ecuación de arreglo de tubos escalonados, debe cumplirse
De lo contrario, se usa la de tubos alineados
SL: Espaciado Longitudinal de los tubos
Si N < 2’, se aplica un factor de corrección C2
· Entrada del Tubo:
Donde:
u: Viscosidad dinámica
us: Viscosidad a la temperatura de la superficie del tubo
· Forzada (Flujo Interno):
Tm: Temperatura media del fluido
qs: Calor superficial
To: Temperatura del Fluido a la salida del tubo
Ti: temperatura del Fluido a la entrada del tubo
Si el calor superficial es ctte (qs=ctte):
P= π,D
	Donde:
P: Perímetro
Si la temperatura es constante (T=Ctte)
As=π.D.L
Donde:
As= Área superficial del tubo
Temperatura Media Logarítmica:
· Completamente desarrolladas: Flujo Turbulento:
-Variaciones Pequeñas de temperatura:
n= 0,4 si Ts> Tm
n= 0,3 si Ts< Tm
-Variaciones Grandes de Temperatura:
Re ≥ 10000
· Completamente desarrolladas: Flujo Laminar:
Si qs= Ctte, 
Si T= Ctte, 
Donde:
Ac= Área transversal del tubo
Vm= Velocidad media del fluido
· Anillos Concéntricos: 
Dn= Do –Di
Donde:
Di= Diámetro interno
Do=Diámetro externo
hi= Coeficiente de convección del fluido interno
Flujo Laminar- Completamente desarrollada:
T= ctte, el Nusselt se busca en la tabla:
Q= Ctte en ambas superficies, el número de Nusselt se calcula:
Nuoo, Nuii, Oo, Oi son constantes que se buscan por tabla.
· INTERCAMBIADORES DE CALOR:
· Tipo Doble-Tubo (Tubos concéntricos):
-Arreglo Paralelo:
Donde:
Thi: Temperatura de entrada del fluido caliente
Tho: Temperatura de salida del fluido caliente
Tci: Temperatura de entrada del fluido frío
Tco: Temperatura de salida del fluido frío
-Arreglo Contra-flujo (ó contracorriente):
q=U, donde U= Coeficiente global de convección
∆T= To – Ti
Nota: Se puede tener flujo laminar o flujo turbulento para calcular el Nusselt y el Nusselt sirve para calcular el h.
Si hay un factor de obstrucción:
Para saber si es laminar o turbulento:
Nota:
Flujo laminar por tablas
Flujo Turbulento a través de una fórmula:
· de Coraza y Tubos:
N= Número de tubos
n= número de pasos por los tubos
F: Factor de corrección, se busca por TABLA
Puede ser Cc o Ch, para saber cuál de los 2 se realiza lo siguiente:
 ⟼ Fluido Frío
 ⟼ Fluido Caliente
Eficiencia:
q: Calor Real
qmax: Cantidad de calor máxima
NUT (número de unidades= datos de trans.):
U = Coeficiente global de transferencia.