1. Ingeniería

Temario para el examen de admisi´on
Solar Fototérmica
Libro de texto: F.P. Incropera, D.P. de Witt, T.L. Bergman y A. S. Lavine
”Fundamentals of Heat Mass Transfer” Willey 6a Edici´
on.
Incropera
1. Conducci´
on
1.1 La ley de Fourier
1.2 La ecuaci´
on de difusi´on de calor
1.3 Condiciones iniciales y de frontera
1.4 Conducci´on en una dimensi´on en estado permanente:
Distribuci´
on de temperaturas en una pared
Resistencia T´ermica
1.5 Conducci´on en una dimensi´on en estado transitorio:
Distribuci´
on de temperaturas en una pared
Distribuci´
on de temperaturas en un s´olido
semi-infinito
2.1
2.3
2.4
3.1.1
3.1.2, 3.3.1
5.5.1
5.7
2. Convecci´
on
2.1 Concepto de capa l´ımite
2.2 Flujo laminar y turbulento
2.3 Leyes de similaridad
(Definici´
on de los n´
umeros de
Reynolds, Nusselt, Prandtl, Fourier y Biot)
2.4 Flujo externo: Capa l´ımite isot´ermica
(Capa l´ımite con flujo de calor)
2.5 Flujo interno: Flujo de Poiseuille
Ley de enfriamiento de Newton
Flujo laminar no isot´ermico dentro de conductos:
Flujo turbulento no isot´ermico dentro de conductos
2.6 Convecci´
on natural: Consideraciones de similaridad
Correlaciones emp´ıricas
7.2.1, 7.2.2
7.2.5
8.1.3
8.2.2, 8.2.3
8.4.1
8.5.1
9.3
9.6.1, 9.8.1
3. Radiaci´
on
3.1 Ley de Stefan-Boltzmann
3.2 Absortividad
3.3 Reflectividad
3.4 Transmitividad
3.5 Factor de vista
Incropera
12.3.1
12.5.1
12.5.2
12.5.3
13.1.1, 13.1.2
1
Incropera
6.1.1, 6.1.2
6.3.1
6.5, 6.6
´n
Gu´ıa de estudio para el examen de admisio
Transferencia de Calor
Incropera
1. Conducci´
on
1.1 La ley de Fourier
1.2 La ecuaci´
on de difusi´on de calor
1.3 Condiciones iniciales y de frontera
1.4 Conducci´
on en una dimensi´on en estado permanente:
Distribuci´
on de temperaturas en una pared
Resistencia T´ermica
1.5 Conducci´
on en una dimensi´on en estado transitorio:
Distribuci´
on de temperaturas en una pared
Distribuci´
on de temperaturas en un s´olido
semi-infinito
2.1
2.3
2.4
3.1.1
3.1.2, 3.3.1
5.5.1
5.7
Preguntas
Explique las dificultades para definir el concepto de energ´ıa y cite tres tipos de
energ´ıa
Explique qu´e es la conservaci´on de la energ´ıa
Escriba una ecuaci´
on que describa la conservaci´on de la energ´ıa
Escriba y explique el significado de la Ley de Fourier
Qu´e es una superficie isot´ermica?
Explique qu´e es la conductividad t´ermica y cu´ales son sus unidades
Explique qu´e es la difusividad t´ermica y cu´ales son sus unidades
Escriba la ecuaci´
on de conducci´on de calor en coordenadas cartesianas
Escriba la ecuaci´
on de conducci´on de calor en coordenadas cil´ındricas
Describa tres tipos de condiciones de frontera para la ecuaci´on de conducci´on
de calor
Describa el concepto de resistencia t´ermica
Describa el concepto de desempe˜
no y eficiencia de una aleta
Describa un m´etodo para resolver anal´ıticamente la ecuaci´on de conducci´on de
calor en dos dimensiones y estado permanente
Describa un m´etodo para resolver num´ericamente la ecuaci´on de conducci´on de
calor en dos dimensiones y estado permanente
Explique el m´etodo de las capacitancias para resolver problemas de conducci´on
dependientes del tiempo
Explique que la funci´
on de error es una soluci´on a la ecuaci´on de conducci´on
dependiente del tiempo en una dimensi´on para un medio infinito
2
2. Convecci´
on
2.1 Concepto de capa l´ımite
2.2 Flujo laminar y turbulento
2.3 Leyes de similaridad
(Definici´
on de los n´
umeros de
Reynolds, Nusselt, Prandtl, Fourier y Biot )
2.4 Flujo externo: Capa l´ımite isot´ermica
(Capa l´ımite con flujo de calor)
2.5 Flujo interno: Flujo de Poiseuille
Ley de enfriamiento de Newton
Flujo laminar no isot´ermico dentro de conductos:
Flujo turbulento no isot´ermico dentro de conductos
2.6 Convecci´
on natural: Consideraciones de similaridad
Correlaciones emp´ıricas
Incropera
6.1.1, 6.1.2
6.3.1
6.5, 6.6
7.2.1, 7.2.2
7.2.5
8.1.3
8.2.2, 8.2.3
8.4.1
8.5.1
9.3
9.6.1, 9.8.1
Preguntas
Explique qu´e es la capa l´ımite
Explique la diferencia entre el coeficiente de transferencia de calor convectivo
local y el coeficiente de transferencia de calor convectivo global. Cu´ales son sus
unidades?
Defina y explique el significado de los n´
umeros de Reynolds, Rayleigh y Nusselt
Defina y de ejemplos de convecci´on forzada
Explique el significado de la expresi´on para la transferencia de calor promedio
(N´
umero de Nusselt promedio N ux ) para una placa plana en flujo laminar en
funci´
on de los n´
umeros de Reynolds (Re) y Prandtl (P r)
1/3
N ux = 0.664Re1/2
x Pr
para
P r > 0.6
(1)
Explique el significado de la expresi´on para la transferencia de calor (N´
umero
de Nusselt N u) para un cilindro cuya superficie externa est´a expuesta a un flujo
cruzado, en funci´
on de los n´
umeros de Reynolds (Re) y Prandtl (P r): N uD
1/3
= CRem
P
r
donde
las
constantes
C y m dependen del n´
umero de Reynolds
x
basado en el di´
ametro
Explique el significado de la expresi´on para la transferencia de calor (N´
umero de
Nusselt N uD ) para un fluido que circula en el interior de un conducto cil´ındrico:
N uD = 4.36 para flujo de calor uniforme en la pared del conducto y N uD = 3.66
para temperatura de pared constante
Defina y describa ejemplos de convecci´on natural Explique el significado de
la expresi´
on para la transferencia de calor (N´
umero de Nusselt N uL ) para la
convecci´
on natural de un fluido en la vecindad de una placa vertical que se
encuentra a una temperatura superior del medio ambiente
1/6
N uL =
RaL
0.825 + 0.387
(1 + (0.492/P r)9/16 )8/27
3
2
(2)
Explique el significado de la expresin para la transferencia de calor (N´
umero
de Nusselt N uD ) para la convecci´on natural de un fluido en la vecindad de
un cilindro horizontal que se encuentra a una temperatura superior del medio
ambiente:
2
1/6
RaD
(3)
N uD = 0.60 + 0.387
(1 + (0.559/P r)9/16 )8/27
Escriba la ecuaci´
on de Navier-Stokes
Describa dos tipos de condiciones de frontera para la ecuaci´on de Navier Stokes
Escriba la ecuaci´
on de transferencia de calor por convecci´on forzada y explique
porqu´e esta ecuaci´
on no constituye un problema cerrado
4
3. Radiaci´
on
3.1 Ley de Stefan-Boltzmann
3.2 Absortividad
3.3 Reflectividad
3.4 Transmitividad
3.5 Factor de vista
Incropera
12.3.1
12.5.1
12.5.2
12.5.3
13.1.1, 13.1.2
Preguntas
Escriba y explique la distribucin de Planck
Escriba y explique la Ley de Stefan-Boltzmann
Defina los siguientes conceptos
Absorcin
Absortividad
Cuerpo negro
Cuerpo gris
Emisivdad
Potencia emisiva
Reflectividad
Transmitividad
5