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GRADO: INGENIERÍA MECÁNICA CURSO: 3º CUATRIMESTRE: 1º PLANIFICACIÓN SEMANAL DE LA ASIGNATURA - PDF
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Javier Álvarez Juárez
1 DENOMINACIÓN ASIGNATURA: TRANSFERENCIA DE CALOR GRADO: INGENIERÍA MECÁNICA CURSO: 3º CUATRIMESTRE: 1º PLANIFICACIÓN SEMANAL DE LA ASIGNATURA SEMANA SESIÓN 1 1 DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO DE LA SESIÓN Presentación de la asignatura. Tema 1. Introducción a la transferencia de calor por convección. 1.1 Introducción. 1.2 Capas límite en procesos convectivos: capa límite térmica e hidrodinámica, flujo laminar y turbulento. 1.3 Ecuaciones de la capa limite. 1.4 Ecuaciones adimensionales de procesos convectivos: número de Reynolds y número de Nusselt Capas límite turbulentas. GRUPO (marcar X) Indicar espacio distinto de aula (aula, audiovisual, etc.) GRANDE PEQUEÑO DESCRIPCIÓN TRABAJO SEMANAL DEL ALUMNO HORAS PRESENCIALES Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. 6 HORAS TRABAJO (Ma. 7h semana) Tema 1. Problemas. Ejercicios de introducción a la convección. 1 2 Tema 2. Transferencia de calor por convección en flujo eterno. 2.1 Definición del problema. 2.2 Determinación de los coeficientes convectivos. Realización de ejercicios de repaso de fundamentos de transferencia de calor y conducción: Modos de transferencia de calor, balance de energía, conducción (ecuación de difusión del calor, conducción unidimensional estacionaria, aletas, conducción Página 1 de 5
2 2 3 Tema 2. Transferencia de calor por convección en flujo eterno (continuación). 2.3 Casos de estudio: placa plana (flujos laminar y turbulento y Nº de Reynolds crítico), cilindro en flujo cruzado, cilindros no circulares en flujo cruzado, esfera, banco de tubos, chorros incidentes en pared plana. transitoria), fundamentos de radiación. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal Tema 2. Problemas. Resolución de problemas. Tema 3. Transferencia de calor en flujo interno. 3.1 Aspectos hidrodinámicos del flujo interno: flujo laminar y turbulento, Reynolds crítico, flujo desarrollado y no desarrollado, pérdida de carga en conductos. 3.2 Aspectos térmicos del flujo interno. 3.3 Balance de energía en conductos. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. 6 Tema 3. Problemas. Resolución de problemas. Ejercicios de obtención de los perfiles de temperatura del flujo en conductos para diversas condiciones. 4 7 Tema 3. Transferencia de calor en flujo interno (continuación). 3.3 Balance de energía en conductos (continuación): caso con flujo uniforme, caso con temperatura en la pared uniforme, caso con convección en el eterior del conducto; incremento de temperatura logarítmico medio. 3.4 Correlaciones para flujo interno. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal Tema 3.Problemas. Resolución de problemas. Ejercicios de obtención de los perfiles de temperatura del flujo en conductos para diversas condiciones, cálculos de los coeficientes de transferencia de calor por convección, problemas con convección en el eterior y en el interior del conducto. 5 9 Tema 4. Transferencia de calor por convección libre. 4.1 Introducción Ecuaciones del proceso: introducción del efecto de la flotabilidad. 4.3 Ecuaciones adimensionales: números de Grashof y de Rayleigh, transición a flujo turbulento en una pared vertical, transferencia de calor combinando flujo forzado y libre. 4.4 Correlaciones convección libre: flujo eterno, canales, recintos cerrados. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal Tema 4. Problemas. Resolución de problemas. Página 2 de 5
3 6 11 Tema 5. Transferencia de calor por cambio de fase. 5.1 Introducción: parámetros adimensionales relevantes. 5.2 Transferencia de calor por ebullición: ebullición en piscina, ebullición con convección forzada. 5.3 Transferencia de calor por condensación: condensación en película sobre superficie vertical, condensación en película sobre tubos horizontales y esferas, condensación en película sobre columna de tubos, condensación en película dentro de tubos horizontales, condensación en gotas sobre superficie vertical. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal Práctica 1: Transferencia de calor por convección en flujo interno Aula Aprendizaje de los conceptos fundamentales de la hidrodinámica y transferencia de calor en flujo en un conducto, mediante el uso, manejo e interpretación crítica de un software de simulación de fluidos. Toma de datos de la simulación. Análisis crítico de resultados Realización de un informe 7 13 Tema 5. Problemas. Resolución de problemas Problemas de repaso Temas 1 5. Resolución de ejercicios y sesión de preguntas y dudas generales er eamen parcial (Semana 8 en fecha de grupo agregado) Práctica 2: Transferencia de calor por convección libre Aprendizaje de los conceptos fundamentales de la hidrodinámica y transferencia de calor en flujo por convección libre en un recinto mediante el uso, manejo e interpretación crítica de un software de simulación de fluidos. Toma de datos de la simulación. Análisis crítico de resultados Realización de un informe 9 17 Tema 6. Intercambiadores de calor. 6.1 Tipos de intercambiadores, flujo en paralelo y en contracorriente. 6.2 Coeficiente global y resistencia térmica total. 6.3 Cálculo de intercambiadores: diferencia media logarítmica de temperaturas, método épsilon NTU, método P NTU, curvas Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. 6 Página 3 de 5
4 características. Tema 6. Problemas. Resolución de problemas. Uso de las curvas características de intercambiadores tubo carcasa. Tema 6. Intercambiadores de calor (continuación). 6.4 Intercambiadores tubos carcas Intercambiadores de calor de flujo cruzado e intercambiadores de calor compactos. Tema 6. Problemas. Intercambiadores tubo carcasa. Determinación del número de carcasas. Condiciones especiales de operación. Curvas características para intercambiadores de flujo cruzado e intercambiadores compactos. Práctica 3: Análisis de intercambiadores de calor Aula Cálculo de un intercambiador tubo carcasa. Uso de las curvas características para intercambiadores de flujo cruzado e intercambiadores compactos. Cálculo de un intercambiador de calor de flujo cruzado aleteado. Calculo de evaporadores y condensadores. Utilización de los conceptos impartidos en la asignatura para el análisis de intercambiadores de calor mediante el apoyo de herramientas s Tema 7. Psicrometría. 7.1 Aire atmosférico. 7.2 Parámetros de medida de humedad. 7.3 Balances de masa y de energía, entalpía de la mezcla. 7.4 Procesos de saturación: temperatura de rocío, temperatura de saturación adiabática, temperatura del bulbo húmedo. Tema 6. Intercambiadores de calor (continuación). 6.5 Intercambiadores de placas. Tema 6. Problemas. Tema 7. Psicrometría (continuación). 7.5 Diagrama psicométrico. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. 6 Cálculo de un intercambiador de calor de placas. Ejercicios de uso del diagrama psicométrico Tema 7. Psicrometría (continuación). 7.6 Aplicaciones de psicrometría: calentamiento/enfriamiento sensible, humidificación, enfriamiento evaporativo, deshumidificación, mezcla adiabática, torres de refrigeración. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. Cálculo de aplicaciones sencillas con diagrama psicométrico. Cálculo de aplicaciones sencillas usando las ecuaciones Tema 7. Problemas. Resolución de problemas. Cálculo de una torre de refrigeración (transferencia de calor y masa). Cálculo de otros problemas de aplicación º Eamen parcial (Semana 13 en fecha de grupo agregado) 6 Página 4 de 5
5 Tema 8. Transferencia de calor por radiación. 8.1 Introducción a la radiación térmica. 8.2 Radiación de cuerpo negro. 8.3 Intensidad y potencias de radiación. 8.4 Radiación en superficies reales: emisividad, absortividad, reflectividad y transmisividad. Ley de Kirchhoff. 8.5 Radiación solar. Radiación neta de una superficie. Tema 8. Transferencia de calor por radiación (continuación). 8.6 Radiación entre superficies: factores de visión, intercambio neto de calor por radiación entre superficies negras y entre superficies grises y difusas, circuitos térmicos de radiación, ejemplos de aplicación (escudos de radiación, superficies reradiantes), transferencia de calor combinada. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. Lectura de apuntes y bibliografía y estudio personal. 6 Tema 8. Problemas. Resolución de problemas Práctica 4: Diseño de intercambiadores de calor Aula Problemas de intercambio de calor por radiación entre superficies. Problemas de intercambio de calor mito: convección y radiación. Utilización de los conceptos impartidos en la asignatura para el diseño de intercambiadores de calor mediante el apoyo de herramientas s. Subtotal Total 1 (Horas presenciales y de trabajo del alumno entre las semanas 1 14) Recuperaciones, tutorías, entrega de trabajos, etc. 16 Preparación de evaluación y evaluación Subtotal Total 2 (Horas presenciales y de trabajo del alumno entre las semanas 15 18) 18 TOTAL (Total 1 + Total 2) 150 Página 5 de 5
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