TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA [PDF]
Fundamentos y Aplicaciones
Autor: Yunus A. Cengel - Afshin J. Ghajar
Cuarta Edición
Mc Graw Hill
PRESENTACIÓN
La transferencia de calor y de masa es una ciencia básica que trata de la rapidez de transferencia de energía térmica. Tiene una amplia área de aplicación que va desde los sistemas biológicos hasta aparatos domésticos comunes, pasando por los edificios residenciales y comerciales, los procesos industriales, los aparatos electrónicos y el procesamiento de alimentos. Para este curso, se parte de la idea que los estudiantes tienen bases adecuadas en cálculo y física. Igualmente, resulta conveniente completar los primeros cursos en termodinámica, mecánica de fluidos y ecuaciones diferenciales antes de abordar el estudio de la transferencia de calor. Sin embargo, los conceptos pertinentes que pertenecen a estos temas son presentados y revisados según se van necesitando.
Este libro está dirigido a los estudiantes de ingeniería de licenciatura, en su segundo o tercer año, y a ingenieros en ejercicio de su profesión, como libro de consulta. Los objetivos de este texto son:
• Cubrir los principios básicos de la transferencia de calor.
• Presentar una gran cantidad de ejemplos de ingeniería del mundo real para dar a los estudiantes un sentido acerca de cómo se aplica la transferencia de calor en la práctica de la ingeniería.
• Desarrollar una comprensión intuitiva de la transferencia de calor, al resaltar la física y los argumentos físicos.
CONTENIDO
CAPÍTULO UNO
INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS
1-1 Termodinámica y transferencia de calor
1-2 Transferencia de calor en la ingeniería
1-3 Calor y otras formas de energía
1-4 Primera ley de la termodinámica
1-5 Mecanismos de transferencia de calor
1-6 Conducción
1-7 Convección
1-8 Radiación
1-9 Mecanismos simultáneos de transferencia de calor
1-10 Técnica de resolución de problemas
CAPÍTULO DOS
ECUACIÓN DE LA CONDUCCIÓN DE CALOR
2-1 Introducción
2-2 Ecuación unidimensional de la conducción de calor
2-3 Ecuación general de conducción de calor
2-4 Condiciones de frontera e iniciales
2-5 Resolución de problemas unidimensionales de conducción de calor en regimen estacionario
2-6 Generación de calor en un sólido
2-7 Conductividad térmica variable, k(T)
CAPÍTULO TRES
CONDUCCIÓN DE CALOR EN ESTADO ESTACIONARIO
3-1 Conducción de calor en estado estacionario en paredes planas
3-2 Resistencia térmica por contacto
3-3 Redes generalizadas de resistencias térmicas
3-4 Conducción de calor en cilindros y esferas
3-5 Radio crítico de aislamiento
3-6 Transferencia de calor desde superficies con aletas
3-7 Transferencia de calor en configuraciones comunes
CAPÍTULO CUATRO
CONDUCCIÓN DE CALOR EN RÉGIMEN TRANSITORIO
4-1 Análisis de sistemas concentrados
4-2 Conducción de calor en régimen transitorio en paredes planas grandes, cilindros largos y esferas con efectos espaciales
4-3 Conducción de calor en régimen transitorio en sólidos semiinfinitos
4-4 Conducción de calor en régimen transitorio en sistemas multidimensionales
CAPÍTULO CINCO
MÉTODOS NUMÉRICOS EN LA CONDUCCIÓN DE CALOR
5-1 ¿Por qué los métodos numéricos?
5-3 Conducción unidimensional de calor en estado estacionario
5-4 Conducción bidimensional de calor en estado estacionario
5-5 Conducción de calor en régimen transitorio
CAPÍTULO SEIS
FUNDAMENTOS DE LA CONVECCIÓN
6-1 Mecanismo físico de la convección
6-2 Clasificación de los flujos de fluidos
6-3 Capa límite de la velocidad
6-4 Capa límite térmica
6-5 Flujos laminar y turbulento
6-6 Transferencia de calor y de cantidad de movimiento en el flujo turbulento
6-7 Deducción de las ecuaciones diferenciales de la convección
6-8 Soluciones de las ecuaciones de convección para una placa plana
6-9 Ecuaciones adimensionales de la convección y semejanza
6-10 Formas funcionales de los coeficientes de fricción y de convección
6-11 Analogías entre la cantidad de movimiento y la transferencia de calor
CAPÍTULO SIETE
CONVECCIÓN EXTERNA FORZADA
7-1 Fuerza de resistencia al movimiento y transferencia de calor en el flujo externo
7-2 Flujo paralelo sobre placas planas
7-3 Flujo alrededor de cilindros y esferas
7-4 Flujo sobre bancos de tubos
CAPÍTULO OCHO
CONVECCIÓN INTERNA FORZADA
8-1 Introducción
8-2 Velocidad y temperatura promedios
8-3 La región de entrada
8-4 Análisis térmico general
8-5 Flujo laminar en tubos
8-6 Flujo turbulento en tubos
CAPÍTULO NUEVE
CONVECCIÓN NATURAL
9-1 Mecanismo físico de la convección natural
9-2 Ecuación del movimiento y el número de Grashof
9-3 Convección natural sobre superficies
9-4 Convección natural desde superficies con aletas y PCB
9-5 Convección natural dentro de recintos cerrados
9-6 Convección natural y forzada combinadas
CAPÍTULO DIEZ
EBULLICIÓN Y CONDENSACIÓN
10-1 Transferencia de calor en la ebullición
10-2 Ebullición en estanque
10-3 Ebullición en flujo
10-4 Transferencia de calor en la condensación
10-5 Condensación en película
10-6 Condensación en película dentro de tubos horizontales
10-7 Condensación por gotas
CAPÍTULO ONCE
INTERCAMBIADORES DE CALOR
11-1 Tipos de intercambiadores de calor
11-2 El coeficiente total de transferencia de calor
11-3 Análisis de los intercambiadores de calor
11-4 Método de la diferencia media logarítmica de temperatura
11-5 Método de la efectividad-NTU
11-6 Selección de los intercambiadores de calor
CAPÍTULO DOCE
FUNDAMENTOS DE LA RADIACIÓN TÉRMICA
12-1 Introducción
12-2 Radiación térmica
12-3 Radiación de cuerpo negro
12-4 Intensidad de radiación
12-5 Propiedades de radiación
12-6 Radiación atmosférica y solar
CAPÍTULO TRECE
TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN
13-1 El factor de visión
13-2 Relaciones del factor de visión
13-3 Transferencia de calor por radiación: superficies negras
13-4 Transferencia de calor por radiación: superficies grises y difusas
13-5 Blindajes contra la radiación y el efecto de la radiación
13-6 Intercambio de radiación con gases emisores y absorbentes
CAPÍTULO CATORCE
TRANSFERENCIA DE MASA
14-1 Introducción
14-2 Analogía entre la transferencia de masa y la de calor
14-3 Difusión de masa
14-4 Condiciones de frontera
14-5 Difusión estacionaria de masa a través de una pared
14-6 Migración del vapor de agua en los edificios
14-7 Difusión transitoria de masa
14-8 Difusión en un medio en movimiento
14-9 Convección de masa
14-10 Transferencia simultánea de calor y de masa
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Atentamente,
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