Transferencia de Calor en Ebullición y Templabilidad
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Transferencia de Calor en Ebullición
Ebullición en Película
En la ebullición en película, una fina capa de vapor se forma sobre la superficie del metal. Esta película colapsa cuando el fluido entra en contacto con la superficie, dando paso a la siguiente fase.
Ebullición Nucleada
En la ebullición nucleada, se forman burbujas que crecen y se separan rápidamente. Esta fase es corta y rápida.
Convección Natural
La convección natural ocurre cuando no hay movimiento del fluido. El coeficiente de transferencia de calor (h) se calcula mediante la ecuación h = Nu K/Lc, donde Nu es el número de Nusselt, K es la conductividad térmica del fluido y Lc es la longitud característica.
Radiación
La radiación es un modo de transferencia de calor que no requiere un medio. El coeficiente de transferencia de calor (Q) se calcula mediante la ecuación Q = εσ A (Ts4 - Tinf4), donde ε es la emisividad, σ es la constante de Stefan-Boltzmann, A es el área de la superficie y Ts y Tinf son las temperaturas de la superficie y del entorno, respectivamente.
Convección Forzada
La convección forzada ocurre cuando hay movimiento del fluido. El coeficiente de transferencia de calor (h) se calcula mediante la ecuación h = Nu K/Lc, donde Nu es el número de Nusselt, K es la conductividad térmica del fluido y Lc es la longitud característica. El número de Nusselt depende del número de Reynolds (Re) y del número de Prandtl (Pr).
Templabilidad
Diagramas de Transformación Continua (CCT)
Los diagramas de CCT muestran las transformaciones de fase que ocurren en un material durante el enfriamiento. En el caso de la templabilidad, se busca obtener martensita, que es una fase dura y resistente.
Análisis de Templabilidad
El análisis de templabilidad implica calcular el cambio de temperatura en un cuerpo durante el enfriamiento. Se utilizan números adimensionales, como el número de Biot (Bi), para determinar la precisión del análisis.
Microestructuras y Durezas
Las microestructuras y durezas de los materiales templados se pueden determinar mediante ensayos de dureza. Los valores de dureza pueden indicar la presencia de martensita u otras fases.
Dimensionamiento del Intercambiador de Calor
Cálculo de la Longitud
La longitud del intercambiador de calor se calcula mediante la ecuación L = Q / (U A dT), donde Q es la tasa de transferencia de calor, U es el coeficiente global de transferencia de calor, A es el área de la superficie y dT es la diferencia de temperatura.
Cálculo del Coeficiente Global de Transferencia de Calor
El coeficiente global de transferencia de calor (U) se calcula mediante la ecuación 1/U = 1/hin + 1/hout, donde hin es el coeficiente de transferencia de calor del lado interno y hout es el coeficiente de transferencia de calor del lado externo.
Pérdidas de Presión
Pérdidas de Presión en la Carcasa
Las pérdidas de presión en la carcasa se calculan mediante la ecuación dP = nL f ρ Vmax2 / 2, donde n es el número de filas, L es la longitud de la carcasa, f es el factor de fricción, ρ es la densidad del fluido y Vmax es la velocidad máxima del fluido.
Pérdidas de Presión en los Tubos
Las pérdidas de presión en los tubos se calculan mediante la ecuación dP = f L ρ Vin2 / 2Din, donde f es el factor de fricción, L es la longitud de los tubos, ρ es la densidad del fluido, Vin es la velocidad del fluido en los tubos y Din es el diámetro interno de los tubos.