Unefm Tecnología Ingeniería Mecánica

1. UNEFM
Área: TECNOLOGÍA Programa: ING. MECÁNICA Departamento: ENERGÉTICA
Asignatura: TRANSFERENCIA DE CALOR Profesor: ING. CARLOS REVILLA, MSc.
Tema:1 ASPECTOS GENERALES DE LA TRANSF. DE CALOR Fecha: MAYO 2015
Nro. Descripción Expresión Observaciones
1
Ecuación de gases
ideales
× = ×
= × ×
2
Cambio de energía en
gases
ΔU = m × Cv × ΔT
ΔH = m × Cp × ΔT
3
Cambio de energía en
sólidos y líquidos
≅
ΔU = m × Cp × ΔT
4
Transferencia de Calor
promedio
Q =
Q
Tiempo
5 Flujo de calor q =
Q
Area
6 Primera Ley
− = Δ /Δ
Eent – Esal = ΔE
7 Estado estacionario =
8 Balance sistema cerrado
Eent – Esal = ΔU
Q = m×Cv×ΔT
9
Balance sistema flujo
estacionario
= × Δℎ
= × × Δ
10
Flujo másico y
Volumétrico
= × × Ac
= × Ac
11
Balance energía
superficie
=
12 Ecuación de Fourier = − × ×
13 Conducción pared plana = × ×
14
Conducción pared
cilíndrica
=
2 × × ×
( / )
15
Conducción pared
esférica
=
4 × × × ×
−
16
Ley de enfriamiento de
Newton
= ℎ × × ( − ∞)
17
Ley de Stefan-
Boltzmann
= × × × ( − )
18
Calor combinado
convección radiación
= ℎ × × ( − ∞)
19 Coeficiente combinado
hcomb = hrad+hconv
hrad = ε×σ×(Ts2
+Talred2
)×(Ts+Talred)
20 Calor Latente
Qlat=m×hfg
Qlat =m×hif

2. DIMENSIÓN MÉTRICA MÉTRICA/INGLESA
Aceleración 1 m/s2
100 cm/s2
1 m/s2
3.2808 ft/s2
1 ft/s2
0.3048* m/s2
Área 1 m2
104
cm2
106
mm2
1 m2
1 550 in2
10.764 ft2
106
km2
1 ft2
144 in2
0.09290304* m2
Densidad 1 g/cm3
1 kg/L 1 000 kg/m3
1 g/cm3
62.428 lbm/ft3
0.036127 lbm/in3
1 lbm/in3
1 728 lbm/ft3
1 kg/m3
0.062428 lbm/ft3
Energía, calor, 1 kJ 1 000 J 1 000 Nm 1 kPa · m3
1 kJ 0.94782 Btu
trabajo, energía 1 kJ/kg 1 000 m2
/s2
1 Btu 1.055056 kJ
interna, entalpía 1 kWh 3 600 kJ 5.40395 psia · ft3
778.169 lbf · ft
1 cal†
4.184 J 1 Btu/lbm 25 037 ft2
/s2
2.326* kJ/kg
1 IT cal†
4.1868 J 1 kJ/kg 0.430 Btu/lbm
1 Cal†
4.1868 kJ 1 kWh 3 412.14 Btu
1 therm 105
Btu 1.055 105
kJ
(gas natural)
Fuerza 1 N 1 kg · m/s2
105
dina 1 N 0.22481 lbf
1 kgf 9.80665 N 1 lbf 32.174 lbm · ft/s2
4.44822 N
Flujo de calor 1 W/cm2
104
W/m2
1 W/m2
0.3171 Btu/h · ft2
Rapidez de 1 W/cm3
106
W/m3
1 W/m3
0.09665 Btu/h · ft3
generación de calor
Coeficiente de 1 W/m2
· °C 1 W/m2
· K 1 W/m2
· °C 0.17612 Btu/h · ft2
· °F
transferencia de calor
Longitud 1 m 100 cm 1 000 mm 1 m 39.370 in 3.2808 ft 1.0926 yd
1 km 1 000 m 1 ft 12 in 0.3048* m
1 milla 5 280 ft 1.6093 km
1 in 2.54* cm
Masa 1 kg 1 000 g 1 kg 2.2046226 lbm
1 tonelada métrica 1 000 kg 1 lbm 0.45359237* kg
1 onza 28.3495 g
1 slug 32.174 lbm 14.5939 kg
1 tonelada corta 2 000 lbm 907.1847 kg
Potencia, rapidez de 1 W 1 J/s 1 kW 3412.14 Btu/h
transferencia de 1 kW 1 000 W 1.341 hp 737.56 lbf · ft/s
calor
1 hp‡
745.7 W 1 hp 550 lbf · ft/s 0.7068 Btu/s
42.41 Btu/min 2 544.5 Btu/h
0.74570 kW
1 hp de caldera 33 475 Btu/h
1 Btu/h 1.055056 kJ/h
1 tonelada de refrigeración 200 Btu/min
Presión 1 Pa 1 N/m2
1 Pa 1.4504 104
psia
1 kPa 103
Pa 103
MPa 0.020886 lbf/ft2
1 atm 101.325 kPa 1.01325 bars 1 psia 144 lbf/ft2
6.894757 kPa
760 mmHg a 0°C 1 atm 14.696 psia 29.92 inHg a 30°F
1.03323 kgf/cm2
1 inHg 3.387 kPa
1 mmHg 0.1333 kPa
Calor específico 1 kJ/kg · °C 1 kJ/kg · K 1 Btu/lbm · °F 4.1868 kJ/kg · °C
1 J/g · °C 1 Btu/lbmol · R 4.1868 kJ/kmol · K
1 kJ/kg · °C 0.23885 Btu/lbm · °F
0.23885 Btu/lbm · R
* Factor de conversión exacto entre unidades métricas e inglesas.
†
Originalmente, la caloría se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1°C, pero varía con la presión. La caloría
de la tabla internacional de vapor (IT) (preferida en general por los ingenieros) es, por definición, exactamente 4.1868 J y corresponde al calor específico del agua
a 15°C. La caloría termodinámica (generalmente preferida por los físicos) es, por definición, exactamente igual a 4.184 J y corresponde al calor específico del
agua a la temperatura ambiente. La diferencia entre las dos es alrededor del 0.06%, lo cual es despreciable. La Caloría, con letra inicial mayúscula, que usan los
especialistas en nutrición en realidad es una kilocaloría (1 000 calorias IT).
‡
Caballo de potencia mecánico. El caballo de potencia eléctrico se toma exactamente como 746 W.
Factores de conversión
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3. DIMENSIÓN MÉTRICA MÉTRICA/INGLESA
Volumen específico 1 m3
/kg 1 000 L/kg 1 m3
/kg 16.02 ft3
/lbm
1 000 cm3
/g 1 ft3
/lbm 0.062428 m3
/kg
Temperatura T(K) T(°C) 273.15 T(R) T(°F) 459.67 1.8T(K)
T(K) T(°C) T(°F) 1.8 T(°C) 32
T(°F) T(R) 1.8* T(K)
Conductividad 1 W/m · °C 1 W/m · K 1 W/m · °C 0.57782 Btu/h · ft · °F
térmica
Resistencia térmica 1°C/W 1 K/W 1 K/W 0.52750°F/h · Btu
Velocidad 1 m/s 3.60 km/h 1 m/s 3.2808 ft/s 2.237 mi/h
1 mi/h 1.46667 ft/s
1 mi/h 1.609 km/h
Viscosidad dinámica 1 kg/m · s 1 N · s/m2
1 Pa · s 10 poise 1 kg/m · s 2 419.1 lbf/ft · h
0.020886 lbf · s/ft2
5.8016 106
lbf · h/ft2
Viscosidad cinemática 1 m2
/s 104
cm2
/s 1 m2
/s 10.764 ft2
/s 3.875 104
ft2
/h
1 stoke 1 cm2
/s 104
m2
/s 1 m2
/s 10.764 ft2
/s
Volumen 1 m3
1 000 L 106
cm3
(cc) 1 m3
6.1024 104
in3
35.315 ft3
264.17 gal (E.U.)
1 galón E.U. 231 in3
3.7854 L
1 onza fluida 29.5735 cm3
0.0295735 L
1 galón E.U. 128 onzas fluidas
Algunas constantes físicas
Constante universal de los gases Ru 8.31447 kJ/kmol · K
8.31447 kPa · m3
/kmol · K
0.0831447 bar · m3
/kmol · K
82.05 L · atm/kmol · K
1.9858 Btu/lbmol · R
1 545.35 ft · lbf/lbmol · R
10.73 psia · ft3
/lbmol · R
Aceleración estándar de la gravedad g 9.80665 m/s2
32.174 ft/s2
Presión atmosférica estándar 1 atm 101.325 kPa
1.01325 bar
14.696 psia
760 mmHg (0°C)
29.9213 inHg (32°F)
10.3323 mH2O (4°C)
Constante de Stefan-Boltzmann s 5.6704 108
W/m2
· K4
0.1714 108
Btu/h · ft2
· R4
Constante de Boltzmann k 1.380650 1023
J/K
Velocidad de la luz en vacío c 2.9979 108
m/s
9.836 108
ft/s
Velocidad del sonido en aire seco a 0°C y 1 atm C 331.36 m/s
1 089 ft/s
Calor de fusión del agua a 1 atm hif 333.7 kJ/kg
143.5 Btu/lbm
Calor de vaporización del agua a 1 atm hfg 2 257.1 kJ/kg
970.4 Btu/lbm
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