transferencia de energía 1547 grupo 3 -...
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Contenido
1. Introducción:
1.1 Notas del Reglamento y normas para la impartición de clases;
1.2 Programa de estudio;
1.3 Otras notas.
Reglamento y normas para la impartición de clases.
1. Dar a conocer a los alumnos, durante la primera sesión del semestre,
el temario y la bibliografía de la asignatura, así como los parámetros
que se tomarán en cuanta para evaluar el aprendizaje estudiantil.
2. Indicar oportunamente a los alumnos si el grupo contará o no con su
consentimiento para grabar sus clases.
3. Cubrir los programas aprobados por el H. Consejo Técnico,
asistiendo puntualmente a las sesiones de clases y cubriendo el
horario establecido.
4. Mostrar oportunamente a los alumnos los exámenes, tareas y trabajos
calificados. En general, atender y respetar a los estudiantes,
mostrando interés porque estos aprendan.
5. Abstenerse de impartir clases extras, de aplicar exámenes parciales
fuera del horario de los grupos y de guardar calificaciones para
semestres posteriores.
Reglamento y normas para la impartición de clases (continua).
6. Respetar el calendario escolar aprobado por el H. Consejo Técnico,
incluidas las fechas establecidas para las dos vueltas de exámenes
ordinarios. No aplicar exámenes parciales en fechas destinadas a
exámenes finales.
7. Llenar las actas electrónicas de calificaciones puntualmente.
8. Participar activamente en los talleres y seminarios departamentales
destinados al mejoramiento de la labor docente. Incorporarse al
claustro de profesores que elaboran, calendarizan y aplican los
exámenes departamentales de las asignatura que imparte.
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
Programa de Estudio de Quinto Semestre
Asignatura: Transferencia de Energía
Ciclo: Fundamental de la profesión
Área/Departamento: Ingeniería Química
Obligatoria Clave: 1547 Teoría; 3 h/48h Créditos 6
Tipo de asignatura: TeóricaModalidad de la asignatura: Curso
Seriación Obligatoria:
Asignatura precedente: Ecuaciones diferenciales
Asignatura subsecuente: Ingeniería de calor.
Seriación recomendable:
Asignatura precedente: Transferencia de momentum
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Objetivos:
El curso de Transferencia de Energía está enfocado a que los alumnos:
a) Adquieran los conocimientos de los principios físicos fundamentales de la transferencia de
energía y establezcan una relación entre estos principios y el comportamiento de sistemas
térmicos de naturaleza diversa y propia del campo de la ingeniería química.
b) Sean capaces de aplicar estos conocimientos en el análisis y solución de problemas de
transferencia de energía.
c) Desarrollen sus capacidades analíticas y de abstracción que les permita plantear y analizar
problemas para el desarrollo de modelos específicos de transferencia de energía, mediante una
perspectiva unificada de los fenómenos de transporte para resolver una mayor variedad de
problemas tanto teóricos como prácticos.
Los conocimientos adquiridos en este curso servirán de base para el estudio de equipos, procesos
y sistemas térmicos que se presentarán en el curso de Ingeniería de Calor y en cursos posteriores
relacionados con el diseño, control u optimización de procesos que involucren en alguna de sus
etapas la transferencia de energía.
Transferencia de Energía (Térmica):
Unidades Temáticas
h/unidad Unidad
3T 1. Introducción 1.1. Mecanismos de transferencia de energía; conducción,
convección (natural, forzada), radiación.
1.2. Propiedades de transporte (conductividad térmica),
coeficientes de difusión (energía).
1.3. Ley de Fourier y Ley de enfriamiento de Newton.
5T 2. Ecuaciones de
Conservación
2.1. Ecuaciones de conservación de masa y cantidad de
movimiento (repaso)
2.2. Ecuación de conservación de energía, Balance general de
energía, balance de energía térmica, balance de energía
mecánica
2.3. Análisis dimensional de las ecuaciones de conservación
2.4. Números adimensionales .
8
Unidades Temáticas
9
h/unidad Unidad
13T 3. Transferencia de
Energía
3.1. Conducción de energía (regímenes permanente y
transitorio)
3.2. Convección forzada en flujo laminar
3.3. Convección natural
Unidades Temáticas
10
h/unidad Unidad
13T 4. Transferencia de
Energía en Flujos
Laminar y
Turbulento
4.1. Capa límite; Placa plana. Solución "exacta" y
soluciones aproximadas
4.2. Determinación de coeficientes de transferencia
Nu=Nu(Re, Pr), Nu=Nu(Re, Pr), Sh=Sh(Re, Sc) (Relación
entre los coeficientes H y K)
4.3. Otras geometrías (esfera)
4.4. Transferencia de energía en flujo turbulento,
Conceptos fundamentales
4.5. Analogías: Reynolds, Colburn, factor JH
4.6. Ecuaciones de diseño para transferencia convectiva,
Análisis dimensional (métodos experimentales),
convección forzada, convección libre números de Grashof
y de Rayleigh, (flujos externos, internos y diferentes
geometrías)
Unidades Temáticas
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h/unidad Unidad
9 T 5. Balances
integrales en
sistemas no
isotérmicos
5.1. Balances integrales de energía
5.2. Balances integrales de energía mecánica
5.3. Análisis de sistemas no isotérmicos (regímenes
permanente y transitorio).
h/unidad Unidad
5 T 6. Radiación
térmica
6.1. Introducción
6.2. Absorción, reflexión y transmisión
6.3. Ley de Stefan- Boltzman. Intercambio de energía radiante
en cuerpos negros y grises. Coeficiente ficticio de
transferencia de energía por radiación.
6.4. Radiación de gases.
Bibliografía Básica
Bird R. B., Stewart W. E. & Lighfoot E. N., Transport Phenomena, 2nd. ed., USA, John
Wiley & Sons, 2002.
Whitaker S., Fundamental Principles of Heat Transfer, USA, Pergamon Press, 1977.
Incopera F, & De Witt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 4th ed., USA, John Wiley
& Sons, 2002.
Bennett C. O. & Myres J, E., Momentum, Heat, and Mass Transfer, 3rd ed., USA, McGraw-
Hill, 1982.
Olson A. T. & Scheland K. A., K, A, Introduction to Fluid Flow and the Transfer of Heat
and Mass, USA, Prentice-Hall, 1987.
Frank K. & Mark S., Principios de Transferencia de Calor, 6a. Ed. México, 2001.
Welty J., Wicks C. E., Wilson R. E. & Roner G. L., Fundamentals of Momentum, Heat,
and Mass Transfer, 4a. Ed. Ed. Wiley, 2000.
Bibliografía Complementaria
Brodkey R. S. & Hersey H. C., Transport Phenomena A Unified Approach, USA, McGraw-
Hill, 1989.
Fahien R. W., Fundamentals of Transport Phenomena, USA, McGraw-Hill, 1983.
Eckert E. G. R. & Drake R. M., Analysis of Heat and, Mass Transfer, USA, McGraw-Hill,
1972.
Kays W. M. & Crawford M. E., Convective Heat and Mass Transfer, 2nd. ed, USA,
McGraw-Hill, 1993.
Sugerencias Didácticas
Clases teóricas. Problemas. Presentaciones audiovisuales.
Forma de Evaluar
A través de exámenes y desarrollo de proyectos específicos o seminarios de investigación que
complementen los temas vistos en clase.
Perfil profesiográfico de quién puede impartir la asignatura
Ingeniero químico con experiencia en la enseñanza de fenómenos de transporte
MODELOS MATEMÁTICOS DE TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
1 2
2v
DU q v g pv v
Dt
Antecedente indispensable: Ecuación de movimiento (transporte de momentum):
v vv g Pt
Ecuación de Energía Total (excepto radiación):
Ecuación de Energía Térmica (excepto radiación):
:D
U q p v vDt
Ecuación de Energía Radiante, (ley de Stefan-Boltzman)
( ) 4e
bq T
Compromiso: Revisar los principios básicos que permiten obtener y utilizar este tipo
de modelos para describir la transferencia de energía en diferentes procesos. 15
Ago. 04 0 Programa; Reglamento
Ago. 06 1 Conceptos básicos
Ago. 11 2 Conceptos básicos
Ago. 13 3 Conceptos básicos
Ago. 18 4 Conceptos básicos
Ago. 20 5 Conceptos básicos
Ago. 25 6 Conceptos básicos
Ago. 27 Examen-1 Conceptos básicos
Sep. 01 7 Conceptos básicos y Aplicaciones
Sep. 03 8 Conceptos básicos y Aplicaciones
Sep. 08 9 Conceptos básicos y Aplicaciones
Sep. 10 10 Conceptos básicos y Aplicaciones
Sep. 15 X No hay clase
Sep. 17 11 Conceptos básicos y Aplicaciones
Sep. 22 12 Conceptos básicos y Aplicaciones
Sep. 24 Examen-2 Conceptos básicos y Aplicaciones
Sep. 29 13 Presentación de Aplicaciones
Oct. 01 14 Presentación de Aplicaciones
Oct. 06 15 Presentación de Aplicaciones
Oct. 08 16 Presentación de Aplicaciones
Oct. 13 17 Presentación de Aplicaciones
Oct. 15 18 Presentación de Aplicaciones
Oct. 20 19 Presentación de Aplicaciones
Oct. 22 20 Presentación de Aplicaciones
Oct. 27 21 Conceptos básicos y Aplicaciones
Oct. 29 22 Conceptos básicos y Aplicaciones
Nov. 03 23 Conceptos básicos y Aplicaciones
Nov. 05 24 Conceptos básicos y Aplicaciones
Nov. 10 Examen-3 Conceptos Básicos y Aplicaciones
Nov. 12 Ultima Entregar calificación Examen A
Nov. 17 X No hay clase
Nov. 19 Última Entregar calificación Examen A