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CONDUCTIVIDAD TÉRMICA GASES A BAJA PRESIÓN
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CONDUCTIVIDAD TERMICA DE LOS GASES A BAJA PRESIÓN EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA CONDUCTIVIDAD TERMICA EN LOS
GASES A BAJA PRESION. La conductividad térmica en los gases a baja presión aumenta con la temperatura. La dependencia exacta de λ y en T es difícil de juzgar por la estimación de métodos, porque otra temperatura depende de los parámetros (capacidad de calor y viscosidad) que son incorporadas en las correlaciones. Generalmente con rangos desde 4E-5 a 1.2 E-4 W/m.K2. La mayor complejidad y con polaridad en la moléculas teniendo valores mas grandes. Algunas de las leyes relacionadas con λ y T han sido propuestos pero no son particularmente ciertos. Miller y otros enlistaron constantes polinomiales para estimar λ en función de la temperatura para muchos gases y se muestra en la fig. 10.3. Para ilustrar la tendencia se dibujo para mostrar λ como función de la temperatura para unos gases seleccionados. EL EFECTO DE LA PRESION EN LA CONDUCTIVIDAD TERMICA DE LOS GASES. La conductividad térmica de todos los gases aumenta con la presión. Se piensa que el efecto es relativamente pequeño a bajas y moderadas presiones. Tres regiones de presión en las que el efecto de presión es distintivamente diferente se discuten abajo . A MUY BAJA PRESION De baja presión de 10E-3 bares. El libre camino de las moléculas es comparado con las de dimensiones típicas de las medidas de las células y estas λ son relativamente proporcionales a la presión. Esta región es llamada el dominio de Knudsen. Los datos en el reporte de conductividad térmica, el termino de valor de presión cero es usado muy seguido de cualquier manera esto se refiere a las evaluaciones extrapoladas de presiones a altapresion (por arriba de 10E-3 bares)y estas evaluaciones no son medidas en el dominio de presiones muy bajas. A BAJA PRESION Esta región se extiende aproximadamente desde 10E-3 bares hasta 10 bar. La conductividad térmica se incrementa Cerca delo 1% omenose por bar tal incremento es muy ignorado en la literatura, y cualquier delos dos valores de un bar o de la “presión cero” Los valores extremos de la temperatura constituyen el rango experimental. Para extrapolación a otras temperaturas, se sugiere que los datos consignados se grafiquen como log de k VS. log de T o que se haga uso de la suposición de que la razón Cp/k es prácticamente independiente de la temperatura (o de la presión, dentro de limites moderados).
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA GASES A BAJA PRESIÓN
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Sustancia ° F k
[ ]FfthftBTU°⋅⋅
= 2 Sustancia ° F k
[ ]FfthftBTU°⋅⋅
= 2
Aire -148 32 212 392 572
0.0095 0.0140 0.0183 0.0226 0.0265
Mercurio 392 0.0197
Bióxido de azufre 32 212
0.0050 0.0069
Metano -148 -58 32 122
0.0100 0.0145 0.0175 0.0215
Bióxido de carbono -58 32 212 392 572
0.0068 0.0085 0.0133 0.0181 0.0228
Nitrógeno -148 32 122 212
0.0095 0.0140 0.0160 0.0180
Monóxido -312
-294 32
0.0041 0.0046 0.0135
Oxido Nítrico -94 32
0.0103 0.0138
Butano (n-) 32 212
0.0078 0.0135
Oxido Nitroso -98 32 212
0.0067 0.0087 0.0128
Butano (iso-)
32 212
0.0080 0.0139
Oxigeno -148 -58 32 122 212
0.0095 0.0119 0.0142 0.0164 0.0185
Hidrogeno -148 -58 32 122 212 572
0.065 0.083 0.100 0.115 0.129 0.178
Pentano (n-) (iso-)
32 68 32 212
0.0074 0.0083 0.0072 0.0127
Hidrogeno y bióxido de carbono. 0 % H2 20 % 40 % 60 % 80 % 100 %
32 - - - - - -
0.0083 0.0165 0.0270 0.0410 0.0620 0.10
Propano 32 212
0.0087 0.0151
Hidrogeno y Nitrógeno 32 Sulfuro de Hidrogeno 32 0.0176
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA GASES A BAJA PRESIÓN
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0 H2 20 % 40 % 60 % 80 %
- - - - -
0.0133 0.0212 0.0313 0.0438 0.0635
Hidrógeno y Oxido Nitroso 0 H2 20 % 40 % 60 % 80 %
32 - - - - -
0.0002 0.0170 0.0270 0.0410 0.0650
Vapor de agua 115 212 392 572 752 932
0.0120 0.0137 0.0187 0.0248 0.0315 0.0441
Tabla 5 página 906 sustraída de: Procesos de transferencia de calor de Donald Q. Kern.
Continuación de la tabla anterior
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA GASES A BAJA PRESIÓN
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REFERENCIAS Donald Q. Kern PROCESOS DE TRANFERENCIA DE CALOR Edit. CECSA Warren L. McCabe. OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERIA QUIMICA Edit. McGraw Hill. Robert S. Brodkey FENOMENOS DE TRANSPORTE Edit. McGraw Hill J. P. Holman TRANSFERENCIA DE CALOR Edit. McGraw Hill No se encontró información de algún método de predicción de conductividad térmica.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA GASES A ALTA PRESIÓN
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Conductividad Térmica de Gases a Alta Presión
En la figura 10-5se muestra la conductividad térmica del propano sobre un rango ancho de presiones y temperaturas. La presión alta en el dominio del gas seria representada por las curvas del lado derecho de la grafica sobre la temperatura critica. Aumentando la presión aumenta la conductividad térmica con la región alrededor el punto crítico siendo particularmente sensible. Aumentando la temperatura a bajas presiones resulta en una conductividad térmica más grande, pero en alta presión se nota el efecto contrario Comportamiento similar se muestra para la región debajo Tc, donde λ para líquidos disminuye con temperatura mientras que para gases hay un aumento para λ con T. Los efectos de presión son pequeños debajo de Tc. No se muestran en la figura 10-5 es el comportamiento inusual de λ cerca del punto critico. En esta región la conductividad térmica es bastante sensible para ambas; la temperatura y la presión. En la figura 10-6 muestra un grafico de λ para CO2 cerca del punto critico. La explicación para este fenómeno no es clara; puede ser a través de orden de transición molecular o efectos de circulación a pequeña escala resultando de la migración de racimos de moléculas. En cualquier caso, cuando generalizando cartas de efectos de presión el λ son dibujadas, esas irregularidades sobre Tc y Pc son usualmente aislados hacia fuera y no se muestran.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA GASES A ALTA PRESIÓN
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Exceso de correlación de conductividad térmica
Muchos investigadores han adoptado la sugestión de Vargaftik de que el exceso de conductividad térmica, λ – λ0; son correlacionados como una función de las propiedades de PVT del sistema en la manera correspondiente de los estados. En la forma más simple,
λ – λ0 = f(ρ) Donde ρ es la densidad del fluido. La correlación ha sido para ser aplicable para amonio, etano, n-butano, oxido nitroso, etileno, metano, gases diatomicos, hidrogeno, gases inertes, y dióxido de carbono. La temperatura y la presión no entran explícitamente, pero sus efectos son incluidos en los parámetros λ0 (solo temperatura) y ρ. Stiel y Thodos generalizaron la ecuación (10-5.2) asumiendo que f(ρ) depende solo de Tc, Pc, Vc, M y ρ. Por análisis dimensional se obtuvo la correlación entre λ – λ0 , Zc, Ѓ, y ρ, donde Ѓ se define en la ecuación (10-3.12). De datos de 20 sustancias no polares, incluyendo gases inertes, gases diatomicos, CO2, e hidrocarbonos, ellos establecieron las expresiones analíticas aproximadas.
Donde λ esta en W/(mK), Zc es la compresibilidad critica y ρr es la densidad reducida ρ/ ρc = Vc/V. Las ecuaciones (10-5.2) a (10-5.4) no deben de ser usadas para sustancias polares o para hidrógeno o helio.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA GASES A ALTA PRESIÓN
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Método de Cheng
El procedimiento para la estimación de la baja presión para conductividades térmicas se modifica para tratar materiales a altas presiones ( o densidades).
Método de Ely y Hanley
Este procedimiento de estimación se extiende en el tratamiento para cubrir componentes puros a altas densidades se presenta la ecuación.
λ ** se define debajo en el segundo termino de la ecuación y se determina por el procedimiento de contorneado debajo de la ecuación. No es una función del sistema de densidad
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MEZCLAS DE GASES
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CONDUCTIVIDAD TERMICA DE MEZCLAS DE GASES De acuerdo a la segunda ley de la termodinámica, el calor pasa siempre de las regiones de mayor temperatura a las de temperatura más baja. De este modo dos objetos, aislados térmicamente con respecto a otros objetos, se aproximan gradualmente a una temperatura final común.
Existen 3 tipos de mecanismos de transmisión de calor.
El primero llamado conducción, es cuando se calienta un cuerpo sólido y las moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las que están alrededor, éstas hacen lo mismo a su vez con las moléculas vecinas hasta que todas se agitan con la misma velocidad, por esta razón una cuchara metálica que se calienta en una flama y al transcurrir varios segundos el calor llega hasta el otro extremo.
Convección.
Consiste en el movimiento que realiza un líquido por la diferencia de termperatura, o bien, el movimiento que ejerce el aire en forma vertical. Este mecanismo de transmisión sólo se presenta en los líquidos y en los gases, este efecto se presenta también en los vientos de la atmósfera, por ejemplo: las brisas marinas y terrestres, así como la salida de humos por la chimenea.
Radiación.
Este mecanismo se produce como resultado del movimiento vibratorio de los átomos y moléculas de los cuerpos, los cuales emiten ondas o radiaciones electromagnéticas que se propagan como la luz a través de los cuerpos.
Combustibles Gaseosos
La composición de este tipo de combustibles se obtiene generalmente en
forma volumétrica, por ejemplo, según la información del libro “Química
Industrial del Dr. Carlos Gini Lacorte Ed. El Ateneo, pagina 112 cap IV, la
composición del gas natural es la siguiente:
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MEZCLAS DE GASES
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Componente comp.
Formu. Kg C / Kg comp.
Kg H / Kg comp.
Fracción Volumétrica
m3comp./ m3GN
Densidad Kgcomp./Nm3comp.
Kg C / m3 G.N
fpvC
Kg H / m3 GN
fpvH
Kg N / m3 G.N
fpvN
Metano CH4 0,7487 0,2513 0,847 0,6790 0,4306 0,1445 0,0000
Etano C2H6 0,7989 0,2011 0,094 1,2859 0,0965 0,0243 0,0000
Propano C3H8 0,8171 0,1829 0,030 1,9153 0,0496 0,0105 0,0000
Butano C4H10 0,8265 0,1735 0,013 2,5335 0,0272 0,0057 0,0000
Nitrógeno N2 0,0000 0,0000 0,016 1,1914 0,0000 0,0000 0,0190
Gas Natural 0,6033 fpvC
0,1850 fpvH
0,01906 fpvN
El poder calorífico superior para combustibles gaseosos, puede calcularse
si se tiene la composición en base volumétrica del mismo, con la siguiente
fórmula:
∑
∑=
=
=
=
⋅
⋅⋅= ni
1iii
ni
1iiii
zy
Pcszy Pcs
Siendo:
Pcs = Poder calorífico superior de la mezcla.
Pcsi = Poder calorífico superior del componente i
yi = fracción molar o volumétrica del componente i
zi = factor de compresibilidad del componente i a 1 atm y 60 ºC
Cuadro de datos
SUSTANCIA FORM. PESO
MOLECULAR
Mi
DENSIDAD
δi
[Kg./Nm3]
FACTOR DE
COMPRESIBILIDAD
zi
CALOR DE
COMBUSTIÓN
Pcsi [Kcal/Nm3]
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MEZCLAS DE GASES
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Metano CH4 16,041 0,6791 0,9981 8129,89
Etano C2H5 30,067 1,2862 0,9916 14612,44
Propano C3H8 44,092 1,9157 0,9820 21237,46
Butano C4H10 58,118 2,5340 0,9667 24350,45
Nitrógeno N2 28,016 1,1917 0,9997 0,000
Por ejemplo para el gas natural conocido:
yCH4 = 0,847; yC2H5 = 0,094; yC3H8 = 0,030; yC4H10 = 0,013; yN2 = 0,016
yi . zi . Pcsi = 0,847 . 09981 . 8129,89 + 0,094 . 0,9916 . 14612,44 + 0,030 .
0,9820 . 21237,46 + 0,013 . 0,9667 . 24350,45 = 6872,93 + 1362,03 + 625,65 +
306,01 = 9166,62
yi . zi = 0,847 . 0,9981 + 0,094 . 0,9916 + 0,030 . 0,9820 + 0,013 . 0,9667 =
0,8454 + 0,0932 + 0,0294 + 0,0125 = 0,9805
3
3
NmKcal 9349
0,9805Kcal/Nm 9166,62 Pcs ==
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MEZCLAS DE GASES
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TABLA DE CONDUCTIVIDAD TERMICA DE MEZCLA DE GASES K = BTU/ (h) (PIE2) (ºF/PIE)
SUSTANCIA ºf K SUSTANCIA ºf K
Acetato de etilo…………… 115 0.0072 Diclorodifluourometano…… 32 0.0048 212 0.0096 122 0.0064 363 0.0141 212 0.0080
Alcohol……………………… 68 0.0089 302 0.0097 212 0.0124 Etano………………………… -94 0.066
Cloruro………………………. 32 0.0055 -29 0.0086 363 0.0095 32 0.0106 413 0.0135 212 0.0175
Acetona……………………. 32 0.0152 Etileno………………………. -96 0.0064 115 0.0077 32 0.0101 212 0.0099 122 0.0131 363 0.0147 212 0.0161
Acetileno……………………. -103 0.0068 Heptano (n-)………………… 392 0.0112 32 0.0108 212 0.0103 122 0.0140 Hexano (n-)…………………. 32 0.0072 212 0.0172 68 0.0080
Aire…………………………. -148 0.0095 Hexeno……………………… 32 0.0061 31 0.0140 212 0.0109 212 0.0183 Hidrogeno…………………… -148 0.065 392 0.0226 -58 0.083 572 0.0265 32 0.100
Alcohol Metilico……………. 32 0.0083 122 0.0115 212 0.0128 212 0.129
Acetato……………………… 32 0.0059 572 0.178 68 0.0068 Hidrogeno y Bióxido De carbono 32
Amoniaco………………….. -76 0.0095 0% H2 …………………………. …………….. 0.0083 32 0.0128 20%........................................ …………….. 0.0165 122 0.0157 40%...................................... …………….. 0.0270 212 0.0185 60%........................................ …………….. 0.0410
Benceno……………………. 32 0.0052 80%........................................ …………….. 0.0620 115 0.0073 Hidrogeno y Nitrógeno…………. 32 212 0.0103 0% H2 ……………………….. …………….. 0.0133 363 0.0152 20%....................................... …………….. 0.0212 413 0.0176 40%....................................... …………….. 0.0313
Bióxido de Azufre………….. 32 0.0050 60%....................................... …………….. 0.0438 212 0.0069 80%....................................... …………….. 0.0635
Bióxido de Carbono………… -58 0.0068 Hidrogeno y Oxido Nitroso 32 32 0.0085 0% H2 ………………………… …………….. 0.0002 212 0.0133 20%........................................ …………….. 0.0170 392 0.0181 40%........................................ …………….. 0.0270 572 0.0228 60%........................................ …………….. 0.0410
Bisulfuro…………………….. 32 0.0040 80%........................................ …………….. 0.0650 45 0.0042 Mercurio…………………………. 392 0.0197
Monóxido……………………. -312 0.0041 Metano…………………………… -148 0.0100 -294 0.0046 -58 0.0145 32 0.0135 32 0.0175
Tetracloruro…………………. 115 0.0041 122 0.0215 212 0.0052 Nitrógeno………………………… -148 0.0095 363 0.0065 32 0.0140
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA MEZCLAS DE GASES
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Butano (n-)………………….. 32 0.0078 122 0.0160 212 0.0135 212 0.0180
Butano (iso-)………………… 32 0.0080 Oxido Nítrico……………………. -94 0.0103 212 0.0139 32 0.0138
Ciclohexano………………… 216 0.0095 Oxido nitroso……………………. -98 0.0067 Cloro…………………………. 32 0.0043 32 0.0087
Cloroformo………………….. 32 0.0038 212 0.0128 115 0.0046 Oxigeno…………………………. -148 0.0095 212 0.0058 -58 0.0119 363 0.0077 32 0.0142
Cloruro de Metileno 32 0.0039 122 0.0164 115 0.0049 212 0.0185 212 0.0063 Pentano (n-)…………………….. 32 0.0074 413 0.0095 68 0.0083
Cloruro de Metilo…………… 32 0.0053 Pentano (iso)……………………. 32 0.0072 115 0.0072 212 0.0127 212 0.0094 32 0.0087 363 0.0130 Propano………………………….. 32 0.0151 413 0.0148 212 0.0076 Sulfuro de Hidrogeno…………… 32 0.0087 212 0.0151 Vapor de Agua………………….. 115 0.0120 212 0.0137 392 0.0187 572 0.0248 752 0.0315 932 0.0441
BIBLIOGRAFIA
De Perry, J. H. “Chemical Engineers Handbook” 3d ed. McGraw-Hill Book company Inc. New York, 1950…
http://www.frlp.utn.edu.ar/mecanica/Materias/TecnologiadelCalor/novedades/APUNTES/Combusti%F3n1.doc
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA LÍQUIDOS
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Conductividad térmica de Líquidos La conductividad térmica de los líquidos decrece a medida que aumenta su temperatura, excepto en el caso del agua, pero el cambio es tan pequeño que en la mayor parte de las situaciones prácticas, la conductividad térmica se puede suponer constante para ciertos intervalos de temperatura; asimismo, en los líquidos no hay una dependencia apreciable con la presión, debido a que éstos son prácticamente incompresibles. Para la determinación de la difusividad térmica en líquidos se puede definir como:
( )( )3
45
MCpk ρ
ρα ==
Como la ecuación no es homogénea, conviene precisar las unidades en que se deben expresar las magnitudes que en ella figuran, k en Kcal/m hora °C, y Cp en Kcal/kgºC. Para definir la variación de la conductividad térmica k en función de la temperatura, Riedel propone la ecuación:
( )[ ]3
217.61 TrKkK −−=
Donde: k: conductividad a la temperatura T = Tr Tk en ºK k: conductividad a la temperatura crítica Tk en °K Tr : temperatura reducida igual a T/Tk La conductividad de los líquidos varía con la temperatura; en las proximidades del punto crítico disminuye más rápidamente, ya que la conductividad del vapor es siempre más baja. Si se conocen la conductividad del vapor saturado seco k y la temperatura crítica del líquido Tk en °K, la conductividad del líquido a la temperatura de saturación se puede deducir, con ayuda de la Tabla 1.1, de la relación:
Tabla 1.1 Valores de K`/K T/ Tk 0.4 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 1 K ´/ K 38 33 27 19.3 15.5 12 9.3 4.3 1
( )( )TkTF
KK
=′
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA LÍQUIDOS
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Conductividades térmicas de algunos líquidos k = A + BT + CT²; λ en W/ (m°K) y la T en kelvin Formula Nombre A B C He Helio -3.995E-1 6.490E-1 -2.094E-1 4.118E-2 -1.833E-2 3.789E-3 Ne Neón 1.374E-2 8.392E-3 -1.726E-4 A Argón 1.862E-1 -4.121E-4 -3.589E-6 H2 Hidrogeno -8.546E-3 1.036E-2 -2.239E-4 N2 Nitrógeno 2.629E-1 -1.545E-3 -9.458E-7 O2 Oxigeno 2.444E-1 -8.813E-4 -2.023E-6 F2 Fluor 2.565E-1 -6.795E-4 -4.958E-6 Cl2 Cloro 2.508E-1 -2.022E-4 -6.381E-7 Br2 Bromo 1.608E-1 -1.285E-5 -3.366E-7 I2 Yodo 1.340E-1 4.296E- 5 -2.031E-7 HF Acido fluorhídrico 7.100E-1 -8.622E-4 -6.440E-7 HCL Acido clorhídrico 4.487E-1 -7.721E-5 -2.756E-6 HBr Acido bromhídrico 2.428E-1 1.605E-4 -1.721E-6 HI Acido Yodhídrico 2.599E-1 -4.300E-5 -9.098E-7 CO Monóxido de carbono 1.991E-1 1.386E-5 -8.791E-6 CO2 Dióxido de carbono 4.070E-1 -8.438E-4 -9.626E-7 SO2 Dióxido de azufre 8.964E-1 -3.281E-3 2.991E-6 SO3 Tritóxido de azufre 9.510E-1 -3.185E-3 2.789E-6 N2O Oxido nitroso 3.546E-1 -8.952E-4 -1.796E-7 NO Oxido nítrico 1.773E-1 1.060E-3 -8.891E-6 NO2 Dióxido de nitrógeno 2.176E-1 2.604E-5 -1.077E-6 H20 Agua -3.838E-1 5.254E-3 -6.369E-6 H2O2 Peroxido de Hidrogeno -1.954E-1 3.374E- 3 -3.667E-6 NH3 Amoniaco 1.068E+0 -1.577E-3 -1.229E-6 N2H4 Hidracina 1.198E+0 -7.337E-4 -1.017E-6 CH4 Metano 3.026E-1 -6.047E-4 -3.197E-6 C2H6 Etano 2.928E-1 -6.945E-4 -2.039E-7 C3H8 Propano 2.611E-1 -5.309E-4 -8.876E-8 C2H4 Etileno 3.565E-1 -9.586E-4 -1.972E-7 C3H6 Propileno 2.906E-1 -6.053 E-4 1.256E-8 C4H8 1-Buteno 2.554E-1 -3.984E-4 -1.135E-7 C4H8 isobutileno 2.325E-1 -5.204E-4 2.609E-7 C4H6 1,3- Butadieno 3.007E-1 -7.837E-4 4.916E-7 C5H8 2-metil-1,3-butadieno 2.215E-1 -3.170E-4 -5.527E-8 C6H6 Benceno 1.176E-1 4.773E-6 -3.781E-7 C7H8 Tolueno 2.031E-1 -2.254E-4 -2.470E-8 C8H10 Etil Benceno 2.142E-1 -3.440E-4 1.943E-7 C8H10 o-Xileno 1.649E-1 -7.440E-5 -1.415E-7 C8H10 m-Xileno 1.643E-1 -1.466E-5 -2.387E-7 C8H10 p-Xileno 1.487E-1 2.717E-5 -2.822E-7 C8H8 Estireno 2.696E-1 -3.384E-4 1.675E-8 C9H12 Cumeno 1.973E-1 -2.421E-4 2.052E-8 C10H8 Naftaleno 1.328E-1 5.954E-5 -1.692E-7 C3H6 ciclo propano 1.661E-1 -1.763E-4 -2.814E-7 C4H8 ciclo butano 1.452E-1 -1.271E-4 -1.516E-7 C5H10 ciclo pentano 2.143E-1 -2.588E-4 -5.820E-8 C6H12 ciclo hexano 1.626E-1 -9.513E-5 -1.382E-7 CH3OH Metanol 3.225E-1 -4.785E-4 1.168E-7 C2H5OH Etanol 2.629E-1 -3.847E-4 2.211E-7
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C3H7OH n- Propanol 1.854E-1 -3.366E-5 -2.215E-7 C4H9OH n- Butanol 2.288E-1 -2.697E-4 1.323E-8
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Bibliografía: Frank P. Incropera, David P. DeWitt ”Fundamentos de Transferencia de Calor” Prentice Hall William H. McAdams “Transmisión de Calor” Mc Graw Hill
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Conductividad térmica de sólidos
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la
capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es
también la capacidad de una sustancia de transferir el movimiento cinético de sus
moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que
está en contacto. Cuando se calienta la materia la energía cinética promedio de sus
moléculas aumenta, incrementándose su movimiento.
La conducción de calor que a nivel macroscópico puede modelizarse mediante la
ley de Fourier, a nivel molecular se debe a la interacción entre las moléculas que
intercambian energía cinética sin producir movimientos globales de materia. Por
tanto la conducción térmica difiere de la convección térmica en el hecho de que en
la primera no existen movimientos macroscópicos de materia, que si ocurren en el
segundo mecanismo.
Todas las formas de materia condensada tienen la posibilidad de transferir calor
mediante conducción térmica, mientras que la convección térmica en general sólo
resulta posible en líquidos y gases. De hecho los sólidos transfieren calor
básicamente por conducción térmica, mientras que para gradientes de temperatura
importante los líquidos y los gases transfieren la mayor parte del calor por
convección.
El coeficiente de conductividad térmica (λ) caracteriza la cantidad de calor necesario
por m2, para que atravesando durante la unidad de tiempo, 1 m de material
homogéneo obtenga una diferencia de 1 °C de temperatura entre las dos caras.
La conductividad térmica se expresa en unidades de W/(m·K) (J/(s · m · °C)).
Para determinar el valor de la conductividad térmica:
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DQ/Dt- El flujo de calor. DT- Diferencia de temperaturas. λ- Conductividad térmica (W/m ºC). A- Área de la sección transversal. h- Espesor de la muestra (m).
Material λ Material λ Material λ
Acero 47-58 Corcho 0,04-0,30 Mercurio 83,7
Agua 0,58 Estaño 64,0 Mica 0,35
Aire 0,02 Fibra de vidrio 0,03-0,07 Níquel 52,3
Alcohol 0,16 Glicerina 0,29 Oro 308,2
Alpaca 29,1 Hierro 80,2 Parafina 0,21
Aluminio 209,3 Ladrillo 0,80 Plata 406,1-418,7
Amianto 0,04 Ladrillo refractario 0,47-1,05 Plomo 35,0
Bronce 116-186 Latón 81-116 Vidrio 0,6-1,0
Cinc 106-140 Litio 301,2
Cobre 372,1-385,2 Madera 0,13