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 |  موضوع: كتاب Transferencia de calor y masa - Fundamentos y aplicaciones الأربعاء 06 مايو 2020, 2:16 am | |
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أخوانى فى الله
أحضرت لكم كتاب
Transferencia de calor y masa - Fundamentos y aplicaciones
YUNUS A. CENGEL
University of Nevada, Reno
AFSHIN J. GHAJAR
Oklahoma State University, Stillwater
و المحتوى كما يلي :
Prefacio xvii
C A P i T U L O U N O
INTRODUCCIiN Y CONCEPTOS BiSICOS 1
1-1 Termodinimica y transferencia de calor 2
ireas de aplicaciin de la transferencia de calor 3
Fundamentos histiricos 3
1-2 Transferencia de calor en la ingenieria 4
Elaboraciin de modelos en la transferencia de calor 5
1-3 Calor y otras formas de energia 6
Calores especificos de gases, liquidos y silidos 7
Transferencia de la energia 9
1-4 Primera ley de la termodinimica 11
Balance de energia para sistemas cerrados
(masa fija) 12
Balance de energia para sistemas de flujo
estacionario 12
Balance de energia en la superficie 13
1-5 Mecanismos de transferencia de calor 17
1-6 Conducciin 17
Conductividad térmica 19
Difusividad térmica 22
1-7 Convecciin 25
1-8 Radiaciin 27
1-9 Mecanismos simultineos de transferencia
de calor 30
1-10 Técnica de resoluciin de problemas 35
Software para ingenieria 37
Solucionador de ecuaciin de ingenieria o Engineering
Equation Solver (EES) 38
Una observaciin sobre las cifras significativas 39
Tema de interés especial:
Comodidad térmica 40
Resumen 46
Bibliografia y lecturas sugeridas 47
Problemas 47
C A P i T U L O D O S
ECUACIiN DE LA CONDUCCIiN DE CALOR 63
2-1 Introducciin 64
Transferencia de calor estable en comparaciin
con la transferencia transitoria 65
Transferencia de calor multidimensional 66
Generaciin de calor 68
2-2 Ecuaciin unidimensional de la conducciin
de calor 69
Ecuaciin de la conducciin de calor en una pared plana
grande 69
Ecuaciin de la conducciin de calor en un cilindro largo 71
Ecuaciin de la conducciin de calor en una esfera 72
Ecuaciin unidimensional combinada de la conducciin
de calor 73
2-3 Ecuaciin general de conducciin de calor 75
Coordenadas rectangulares 75
Coordenadas cilindricas 77
Coordenadas esféricas 77
2-4 Condiciones de frontera e iniciales 78
1 Condiciin de frontera de temperatura especifica 80
2 Condiciin de frontera de flujo especifico de calor 80
3 Condiciin de convecciin de frontera 82
4 Condiciin de radiaciin de frontera 84
5 Condiciones de frontera en la interfase 85
6 Condiciones de frontera generalizadas 85
2-5 Resoluciin de problemas unidimensionales
de conducciin de calor en regimen
estacionario 87
2-6 Generaciin de calor en un silido 99
2-7 Conductividad térmica variable, k(T) 106
Tema de interés especial:
Un breve repaso de las ecuaciones diferenciales 109
Resumen 114
Bibliografia y lecturas sugeridas 115
Problemas 115
C A P i T U L O T R E S
CONDUCCIiN DE CALOR EN ESTADO
ESTACIONARIO 135
3-1 Conducciin de calor en estado estacionario en
paredes planas 136
El concepto de resistencia térmica 137
Red de resistencias térmicas 139
Paredes planas de capas miltiples 141
3-2 Resistencia térmica por contacto 146
3-3 Redes generalizadas de resistencias
térmicas 151
3-4 Conducciin de calor en cilindros y esferas 154
Cilindros y esferas con capas miltiples 156
3-5 Radio critico de aislamiento 160
C O N T E N I D O
xi
3-6 Transferencia de calor desde superficies
con aletas 163
Ecuaciin de la aleta 164
Eficiencia de la aleta 169
Efectividad de la aleta 171
Longitud apropiada de una aleta 174
3-7 Transferencia de calor en configuraciones
comunes 179
Tema de interés especial:
Transferencia de calor a través de paredes y techos 184
Resumen 194
Bibliografia y lecturas sugeridas 196
Problemas 196
C A P i T U L O C U A T R O
CONDUCCIiN DE CALOR EN REGIMEN
TRANSITORIO 225
4-1 Anilisis de sistemas concentrados 226
Criterios para el anilisis de sistemas concentrados 227
Algunas observaciones sobre la transferencia de calor
en sistemas concentrados 229
4-2 Conducciin de calor en régimen transitorio
en paredes planas grandes, cilindros largos
y esferas con efectos espaciales 232
Problema de conducciin transitoria unidimensional,
en forma adimensional 233
4-3 Conducciin de calor en régimen transitorio
en silidos semiinfinitos 249
Contacto de dos silidos semiinfinitos 253
4-4 Conducciin de calor en régimen transitorio
en sistemas multidimensionales 256
Tema de interés especial:
Refrigeraciin y congelaciin de alimentos 264
Resumen 275
Bibliografia y lecturas sugeridas 277
Problemas 277
C A P i T U L O C I N C O
METODOS NUMERICOS EN LA CONDUCCIiN
DE CALOR 295
5-1 iPor qué los métodos numéricosi 296
1 Limitaciones 297
2 Una mejor elaboraciin de modelos 297
3 Flexibilidad 298
4 Complicaciones 298
5 Naturaleza humana 298
5-2 Formulaciin en diferencias finitas de ecuaciones
diferenciales 299
5-3 Conducciin unidimensional de calor en estado
estacionario 302
Condiciones de frontera 304
5-4 Conducciin bidimensional de calor en estado
estacionario 313
Nodos frontera 314
Fronteras irregulares 318
5-5 Conducciin de calor en régimen
transitorio 322
Conducciin de calor en régimen transitorio en una pared
plana 324
Conducciin bidimensional de calor en régimen
transitorio 335
Software SS-T CONDUCT interactivo 340
Tema de interés especial:
Control del error numérico 346
Resumen 350
Bibliografia y lecturas sugeridas 351
Problemas 351
C A P i T U L O S E I S
FUNDAMENTOS DE LA CONVECCIiN 373
6-1 Mecanismo fisico de la convecciin 374
Nimero de Nusselt 376
6-2 Clasificaciin de los flujos de fluidos 377
Regiin viscosa de flujo en comparaciin
con la no viscosa 378
Flujo interno en comparaciin con el externo 378
Flujo compresible en comparaciin
con el incompresible 378
Flujo laminar en comparaciin con el turbulento 379
Flujo natural (o no forzado) en comparaciin
con el forzado 379
Flujo estacionario en comparaciin
con el no estacionario 379
Flujos unidimensional, bidimensional
y tridimensional 380
6-3 Capa limite de la velocidad 381
Esfuerzo cortante superficial 382
6-4 Capa limite térmica 383
Nimero de Prandtl 384
6-5 Flujos laminar y turbulento 384
Nimero de Reynolds 385
6-6 Transferencia de calor y de cantidad
de movimiento en el flujo turbulento 386
6-7 Deducciin de las ecuaciones diferenciales
de la convecciin 388
Ecuaciin de la conservaciin de la masa 389
Las ecuaciones de la cantidad
de movimiento 389
Ecuaciin de la conservaciin de la energia 391
xii
CONTENIDO
CONTENIDO
xiii
6-8 Soluciones de las ecuaciones de convecciin
para una placa plana 395
La ecuaciin de la energia 397
6-9 Ecuaciones adimensionales de la convecciin
y semejanza 399
6-10 Formas funcionales de los coeficientes
de fricciin y de convecciin 400
6-11 Analogias entre la cantidad de movimiento
y la transferencia de calor 401
Tema de interés especial:
Transferencia de calor a microescala 404
Resumen 407
Bibliografia y lecturas sugeridas 408
Problemas 409
C A P i T U L O S I E T E
CONVECCIiN EXTERNA FORZADA 417
7-1 Fuerza de resistencia al movimiento
y transferencia de calor en el flujo
externo 418
Resistencia al movimiento debida a la fricciin
y la presiin 418
Transferencia de calor 420
7-2 Flujo paralelo sobre placas planas 421
Coeficiente de fricciin 422
Coeficiente de transferencia de calor 423
Placa plana con tramo inicial no calentado 425
Flujo uniforme de calor 426
7-3 Flujo alrededor de cilindros y esferas 430
Efecto de la aspereza de la superficie 432
Coeficiente de transferencia de calor 434
7-4 Flujo sobre bancos de tubos 439
Caida de presiin 442
Resumen 445
Bibliografia y lecturas sugeridas 447
Problemas 447
C A P i T U L O O C H O
CONVECCIiN INTERNA FORZADA 465
8-1 Introducciin 466
8-2 Velocidad y temperatura promedios 467
Flujos laminar y turbulento en tubos 468
8-3 La regiin de entrada 469
Longitudes de entrada 471
8-4 Anilisis térmico general 472
Flujo constante de calor en la superficie
(q·s constante) 473
Temperatura superficial constante
(Ts constante) 474
8-5 Flujo laminar en tubos 477
Caida de presiin 479
Perfil de temperatura y el nimero de Nusselt 481
Flujo constante de calor en la superficie 481
Temperatura superficial constante 482
Flujo laminar en tubos no circulares 483
Desarrollo del flujo laminar en la regiin
de entrada 484
8-6 Flujo turbulento en tubos 488
Superficies isperas 489
Desarrollo del flujo turbulento en la regiin
de entrada 491
Flujo turbulento en tubos no circulares 491
Flujo por la secciin anular entre tubos
concéntricos 492
Mejoramiento de la transferencia de calor 492
Tema de interés especial:
Flujo de transiciin en tubos 497
Caida de presiin sobre la regiin de transiciin 497
Transferencia de calor en la regiin de transiciin 501
Caida de presiin en la regiin de transiciin
en mini y microtubos 504
Resumen 506
Bibliografia y lecturas sugeridas 507
Problemas 508
C A P i T U L O N U E V E
CONVECCIiN NATURAL 519
9-1 Mecanismo fisico de la convecciin
natural 520
9-2 Ecuaciin del movimiento y el nimero
de Grashof 523
El nimero de Grashof 525
9-3 Convecciin natural sobre superficies 526
Placas verticales (Ts constante) 527
Placas verticales (q·s constante) 527
Cilindros verticales 529
Placas inclinadas 529
Placas horizontales 530
Cilindros horizontales y esferas 530
9-4 Convecciin natural desde superficies con aletas
y PCB 534
Enfriamiento por convecciin natural de superficies
con aletas (Ts constante) 534
Enfriamiento por convecciin natural de PCB verticales
(q·s constante) 535
Gasto de masa por el espacio entre placas 536
9-5 Convecciin natural dentro de recintos
cerrados 538
xiv
CONTENIDO
Conductividad térmica efectiva 539
Recintos cerrados rectangulares horizontales 539
Recintos cerrados rectangulares inclinados 540
Recintos cerrados rectangulares verticales 541
Cilindros concéntricos 541
Esferas concéntricas 542
Convecciin natural y radiaciin combinadas 542
9-6 Convecciin natural y forzada
combinadas 547
Tema de interés especial:
Transferencia de calor a través de ventanas 552
Resumen 562
Bibliografia y lecturas sugeridas 563
Problemas 565
C A P i T U L O D I E Z
EBULLICIiN Y CONDENSACIiN 581
10-1 Transferencia de calor en la ebulliciin 582
10-2 Ebulliciin en estanque 584
Regimenes de ebulliciin y la curva de ebulliciin 584
Correlaciones de la transferencia de calor en la ebulliciin
en estanque 588
Mejoramiento de la transferencia de calor en la ebulliciin
en estanque 592
10-3 Ebulliciin en flujo 596
10-4 Transferencia de calor en la condensaciin 598
10-5 Condensaciin en pelicula 598
Regimenes de flujo 600
Correlaciones de la transferencia de calor para
la condensaciin en pelicula 600
10-6 Condensaciin en pelicula dentro de tubos
horizontales 610
10-7 Condensaciin por gotas 611
Tema de interés especial:
Transferencia de calor en flujo bifisico no hirviente 612
Resumen 617
Bibliografia y lecturas sugeridas 618
Problemas 619
C A P i T U L O O N C E
INTERCAMBIADORES DE CALOR 629
11-1 Tipos de intercambiadores de calor 630
11-2 El coeficiente total de transferencia
de calor 633
Factor de incrustaciin 635
11-3 Anilisis de los intercambiadores de calor 639
11-4 Método de la diferencia media logaritmica de
temperatura 641
Intercambiadores de calor a contraflujo 643
Intercambiadores de calor de pasos miltiples y de flujo
cruzado: uso de un factor de correcciin 644
11-5 Método de la efectividad-NTU 651
11-6 Selecciin de los intercambiadores de calor 661
Razin de transferencia del calor 662
Costo 662
Potencia para el bombeo 662
Tamaio y peso 663
Tipo 663
Materiales 663
Otras consideraciones 663
Resumen 665
Bibliografia y lecturas sugeridas 666
Problemas 667
C A P i T U L O D O C E
FUNDAMENTOS DE LA RADIACIiN
TERMICA 683
12-1 Introducciin 684
12-2 Radiaciin térmica 685
12-3 Radiaciin de cuerpo negro 687
12-4 Intensidad de radiaciin 694
ingulo silido 694
Intensidad de la radiaciin emitida 695
Radiaciin incidente 697
Radiosidad 697
Cantidades espectrales 697
12-5 Propiedades de radiaciin 700
Emisividad 700
Absortividad, reflectividad y transmisividad 704
Ley de Kirchhoff 707
El efecto de invernadero 708
12-6 Radiaciin atmosférica y solar 708
Tema de interés especial:
Ganancia de calor solar a través de las ventanas 713
Resumen 720
Bibliografia y lecturas sugeridas 721
Problemas 722
C A P i T U L O T R E C E
TRANSFERENCIA DE CALOR
POR RADIACIiN 731
13-1 El factor de visiin 732
CONTENIDO
xv
13-2 Relaciones del factor de visiin 735
1 La relaciin de reciprocidad 736
2 La regla de la suma 739
3 La regla de superposiciin 741
4 La regla de simetria 742
Factores de visiin entre superficies infinitamente largas:
el método de las cuerdas cruzadas 744
13-3 Transferencia de calor por radiaciin:
superficies negras 746
13-4 Transferencia de calor por radiaciin:
superficies grises y difusas 748
Radiosidad 748
Transferencia neta de calor por radiaciin hacia una
superficie o desde una superficie 749
Transferencia neta de calor por radiaciin entre dos
superficies cualesquiera 750
Métodos de resoluciin de problemas
sobre radiaciin 751
Transferencia de calor por radiaciin en recintos cerrados
de dos superficies 752
Transferencia de calor por radiaciin en recintos cerrados
de tres superficies 754
13-5 Blindajes contra la radiaciin y el efecto
de la radiaciin 760
Efecto de la radiaciin sobre las mediciones
de temperatura 762
13-6 Intercambio de radiaciin con gases emisores
y absorbentes 764
Propiedades relativas a la radiaciin de un medio
participante 765
Emisividad y absortividad de gases y mezclas
de ellos 766
Tema de interés especial:
Transferencia de calor desde el cuerpo
humano 773
Resumen 777
Bibliografia y lecturas sugeridas 778
Problemas 779
C A P i T U L O C A T O R C E
TRANSFERENCIA DE MASA 795
14-1 Introducciin 796
14-2 Analogia entre la transferencia de masa
y la de calor 797
Temperatura 798
Conducciin 798
Generaciin de calor 798
Convecciin 799
14-3 Difusiin de masa 799
1 Base misica 799
2 Base molar 800
Caso especial: Mezclas de gases ideales 801
Ley de Fick de difusiin: Medio en reposo que consta
de dos especies 801
14-4 Condiciones de frontera 805
14-5 Difusiin estacionaria de masa a través
de una pared 810
14-6 Migraciin del vapor de agua
en los edificios 814
14-7 Difusiin transitoria de masa 818
14-8 Difusiin en un medio en movimiento 820
Caso especial: Mezclas de gases a presiin y temperatura
constantes 824
Difusiin del vapor a través de un gas estacionario:
Flujo de Stefan 825
Contradifusiin equimolar 827
14-9 Convecciin de masa 831
Analogia entre los coeficientes de fricciin, la transferencia
de calor y de transferencia de masa 835
Limitaciin sobre la analogia de la convecciin
calor-masa 837
Relaciones de convecciin de masa 838
14-10 Transferencia simultinea de calor
y de masa 840
Resumen 846
Bibliografia y lecturas sugeridas 848
Problemas 848
A P E N D I C E 1
TABLAS Y DIAGRAMAS DE PROPIEDADES
(SISTEMA INTERNACIONAL) 865
Tabla A-1 Masa molar, constante de gas
y calores especificos de ciertas
sustancias 866
Tabla A-2 Propiedades en los puntos de
ebulliciin y de congelaciin 867
Tabla A-3 Propiedades de metales
silidos 868-870
Tabla A-4 Propiedades de no metales
silidos 871
Tabla A-5 Propiedades de materiales de
construcciin 872-873
Tabla A-6 Propiedades de materiales
aislantes 874
Tabla A-7 Propiedades de alimentos
comunes 875-876
Tabla A-8 Propiedades de diversos
materiales 877
Tabla A-9 Propiedades del agua saturada 878
Tabla A-10 Propiedades del refrigerante 134a
saturado 879
xvi
CONTENIDO
Tabla A-11 Propiedades del amoniaco
saturado 880
Tabla A-12 Propiedades del propano
saturado 881
Tabla A-13 Propiedades de liquidos 882
Tabla A-14 Propiedades de metales liquidos 883
Tabla A-15 Propiedades del aire a la presiin
de 1 atm 884
Tabla A-16 Propiedades de gases a la presiin
de 1 atm 885-886
Tabla A-17 Propiedades de la atmisfera a gran
altitud 887
Tabla A-18 Emisividades de las
superficies 888-889
Tabla A-19 Propiedades relativas
a la radiaciin solar de los
materiales 890
Figura A-20 Diagrama de Moody del factor
de fricciin para flujos
completamente desarrollados
en tubos circulares 891
A P E N D I C E 2
TABLAS Y DIAGRAMAS DE PROPIEDADES
(SISTEMA INGLES) 893
Tabla A-1I Masa molar, constante de gas
y calores especificos de ciertas
sustancias 894
Tabla A-2I Propiedades en los puntos de
ebulliciin y de congelaciin 895
Tabla A-3I Propiedades de metales
silidos 896-897
Tabla A-4I Propiedades de no metales
silidos 898
Tabla A-5I Propiedades de materiales de
construcciin 899-900
Tabla A-6I Propiedades de materiales
aislantes 901
Tabla A-7I Propiedades de alimentos
comunes 902-903
Tabla A-8I Propiedades de diversos
materiales 904
Tabla A-9I Propiedades del agua saturada 905
Tabla A-10I Propiedades del refrigerante 134a
saturado 906
Tabla A-11I Propiedades del amoniaco
saturado 907
Tabla A-12I Propiedades del propano
saturado 908
Tabla A-13I Propiedades de liquidos 909
Tabla A-14I Propiedades de metales liquidos 910
Tabla A-15I Propiedades del aire a la presiin
de 1 atm 911
Tabla A-16I Propiedades de gases a la presiin
de 1 atm 912-913
Tabla A-17I Propiedades de la atmisfera a gran
altitud 914
iNDICE 915
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