Transferencia de Calor y Masa - Universidad Autónoma de Coahuila

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COAHUILA
Escuela Superior de Ingeniería
Carrera: Ingeniero en Recursos Minerales y Energéticos
Asignatura: TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA
Área del Conocimiento: CIENCIAS DELA INGENIERIA
Generales de la Asignatura:
Nombre de la Asignatura:
Clave Asignatura:
Nivel:
Carrera:
Frecuencia (h/semana):
Teoría:
Laboratorio:
Total horas en el período escolar:
Créditos:
Fecha de Elaboración:
TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA
INGENIERIA
ING. EN REC. MINERALES Y ENERGETICOS
3 Hrs.
3 Hrs.
0 Hrs.
6 Créditos
Objetivo general: Al término del curso es alumno será capaz de:
Comprender los principios de la transferencia de calor y masa.
Resolver problemas prácticos de Ingeniería utilizando el análisis numérico y las
soluciones analíticas o gráficas.
Descripción sintética: Este curso es un tratado elemental de los principios de
transferencia de calor por conducción, convección, radiación, incluyendo la
transferencia de calor que comprende cambio de fase tales como la condensación y la
embullición, aplicaciones en diseños de intercambiadores de calor, así como la relación
entre la transferencia de calor y la difusión de masa.
Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado:
La asignatura aporta herramientas analíticas para que el Ingeniero egresado pueda
hacer cálculos tales como balances de energía en equipos o procesos o diseños
intercambiadores de calor.
Contenido (temario):
Unidad I.- Introducción
Unidad II.- Conducción Unidimensional en estado estable
Unidad III.- Conducción Bidimensional en estado estable.
Unidad IV.- Conducción de Calor en estado transitorio.
Unidad V.- Principios de Convención.
Unidad VI.- Relaciones empíricas y prácticas para transferencia de calor por convección.
Forzada.
Unidad VII.- Sistema de Convección Natural
Unidad VIII.- Transferencia de Calor por radiación
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Nueva Rosita, Coahuila
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Escuela Superior de Ingeniería
Unidad IX.- Transferencia de Calor por condensación y embullición.
Unidad X:_ Intercambiadores de calor.
Unidad XI.- Transferencia de Masa.
.
Descripción detallada del contenido de las Unidades:
Unidad I
1.1.
Transferencia de calor por conducción
1.2.
Conductividad térmica
1.3.
Transferencia de calor por convección
1.4.
Transferencia de calor por radiación
1.5.
Unidades
Unidad II
2.1.
La pared plana
2.2.
Sistemas radiales
2.3.
Sistemas con fuentes de calor
2.4.
Sistemas de conducción-convección
2.5.
Aletas
Unidad III
3.1.
Soluciones Analíticas
3.2.
Factor de forma de conducción
3.3.
Análisis Numérico
Unidad IV
4.1.
Sistema de capacitad térmica concentrada
4.2.
Flujo transitorio de calor en un sólido semiinfinito
4.3.
Condiciones de frontera con convección
4.4.
Sistemas multidimensionales
4.5.
Método numérico transitorio
4.6.
Análisis gráfico
Unidad V
5.1.
Flujo viscoso
5.2.
Flujo no viscoso
5.3.
Capa límite laminar en una capa plana
5.4.
La capa límite térmica
5.5.
Transferencia de calor en la capa límite turbulenta
5.6.
Transferencia de calor en el flujo laminar en un tubo
5.7.
Flujo turbulento en un tubo
Unidad VI
6.1.
Relaciones empíricas y prácticas para transferencia de calor por convección
6.2.
Flujo a través de cilindros y esferas
6.3.
Flujo a través de bancos de tubos
6.4.
Transferencia de calor en metales líquidos
Unidad VII
7.1.
Transferencia de calor por convección libre sobre una placa plana
7.2.
Relaciones empíricos para una convección libre
7.3.
Convección libre de cilindros
7.4.
Convección libre de espacios cerrados
7.5.
Convección libre y forzada combinadas
Unidad VIII
8.1.
Propiedades a la radiación
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Nueva Rosita, Coahuila
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Escuela Superior de Ingeniería
8.2.
El factor de forma para radiación
8.3.
Intercambio de calor entre cuerpos no negros
8.4.
Planos paralelos infinitos
8.5.
Protectores de radiación
8.6.
Radiación de gases
8.7.
Intercambio de calor por radiación a través de un medio absorbente y transmisor
Unidad IX
9.1.
Fenómenos de transferencia de calor por condensación
9.2.
Transferencia de calor por embullición
Unidad X
10.1. El coeficiente total de transferencia de calor
10.2. Factores de suciedad
10.3. Tipos de intercambiadores de calor
10.4. El método efectividad-NTU
10.5. Consideraciones de diseño en intercambiadores de calor
Unidad XI
11.1. LA Ley de Fick de difusión
11.2. Difusión de gases
11.3. Difusión en líquidos y sólidos
11.4. El coeficiente de transferencia de masa
Objetivos por Unidad:
Unidad I: Explicar el mecanismo de la transferencia de calor por conducción,
convección y radiación de una manera cualitativa.
Unidad II: Examinar las explicaciones de la Ley de Fourier de conducción de calor,
calculando el flujo de calor en algunos sistemas unidimensionales sencillos.
Unidad III: Analizar el caso más general de flujo de calor en dos dimensiones.
Unidad IV: Resolver problemas de transferencia de calor en estado transitorio, es decir,
en el período intermedio antes que se establezca el equilibrio.
Unidad V: Examinar los métodos para calcular la transferencia de calor por convección y
en particular las formas de predecir el valor del coeficiente para éste tipo de
transferencias.
Unidad VI: Utilizar correlaciones empíricas y prácticas para resolver problemas de
transferencia de calor por convección forzada.
Unidad VII: Resolver problemas de transferencia de caloren sistemas de convección
natural o libre.
Unidad VIII: Describir la naturaleza de la radiación térmica, sus características y las
propiedades que se usan para describir los materiales en cuanto a la radiación
concierne.
Unidad IX: Analizar los procesos de convección asociados con el cambio de fase de un
fluido, en particular los fenómenos de condensación y embullición.
Unidad XI: Estudiar las relaciones sencillas que pueden emplearse para calcular la
difusión de masa y su relación con la transferencia de calor.
Evaluación del Curso:
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Nueva Rosita, Coahuila
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Tipo de evaluación
Porcentaje
Desarrollo del Conocimiento
Exámenes parciales
Examen Final
Tareas
Proyectos
Participación en el aula
%
%
%
%
%
Desarrollo de Habilidades
Trabajo en equipo
Comunicación oral y escrita
Planteamiento y solución de problemas
%
%
%
Desarrollo de Actitudes
Responsabilidad
Colaboración
Compromiso
%
%
%
TOTAL
100 %
Material o Equipo Requerido:
Pizarrón/gis
Pizarrón blanco/marcadores
Proyector de acetatos
Cañón
Problemarios
Modelos
Prototipos
Software
Laboratorio
Frecuencia de uso
Bibliografía:
Transferencia del calor
J. P. Holman
Editorial Continental, S. A. DE C. V.
Teoría y Problemas de Transferencia de Calor
Donal R. Pitts y Leighton E. Sisson
Editorial Mc. Graw Hill
Serie de Compendios de Sahaum
Introduction to Herat Transfer
Aubrey I. Brown y Salvatore M. Marco
Editorial Mc. Graw Hill
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Fenómenos de Transporte
R: B. Bird, W. E. Stewart y E. N. Lightfoot
Editaorial Reverté, S. A.
Operaciones Básicas de Ingeniería Química
W. L. Mc Cabe, J. ÇC. Smith y P. Harriot
Editorial Mc Graw Hill
Fundamentals of Momentum, Heat and Mass Transfer
J. R. Welty, R. Wicks y C. C. Wilson
Editorial John Willey
Universidad Autónoma de Coahuila
Escuela Superior de Ingeniería
“Lic. Adolfo López Mateos”
Asignatura:
TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA
RESPONSABLES
Escuela Superior de Ingeniería
Nueva Rosita, Coahuila
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Director de la Escuela Superior de Ingeniería
Lic. Francisco Rico Perez
Secretario Académico de la Escuela
Diseñador de la Asignatura
M.C. Hector Torres Mireles
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