¿Qué es un coeficiente de transferencia de calor?
El coeficiente de transferencia de calor define la facilidad con la que el calor pasa de un material a otro, generalmente de un sólido a un fluido o gas, o de un fluido o gas a un sólido. El calor también puede pasar de un fluido a un gas o viceversa, como el caso de aire frío sobre un lago cálido. El calor siempre fluirá de calor a frío para materiales en contacto directo.
Los coeficientes de transferencia de calor siempre se consideran al diseñar equipos específicamente destinados a transferir calor, o no transferir calor. Cocinar ollas, enfriar las aletas en un motor de motocicleta, soplar una cucharada de sopa demasiado caliente, o una persona que calienta las manos frías de otro, son casos de mejora del coeficiente de transferencia de calor. El mejor contribuyente solo para mejores coeficientes de transferencia de calor, dadas las limitaciones del material, es el movimiento rápido de la fase fluida de los componentes. Soplar aire a través de un radiador, inducir flujo turbulento en un intercambiador de calor, o aire en movimiento rápidamente en un horno de convección eFectar coeficientes de transferencia de calor mucho más altos que las condiciones. Esto se debe a que se presentan más moléculas para absorber calor a la superficie caliente en un tiempo más corto.
Por otro lado, la búsqueda de un aislamiento altamente efectivo también considera el coeficiente de transferencia de calor de cada una de sus interfaces. El aislamiento es importante para refrigeradores y congeladores, refrigeradores de picnic, ropa de invierno y casas de eficiencia energética. Los espacios de aire muertos, los vacíos en la espuma y los materiales con baja conductividad ayudan a proporcionar aislamiento.
Cuantitativamente, el coeficiente de transferencia de calor es una función de los dos materiales en contacto; la temperatura de cada uno, que determina la fuerza impulsora; y factores que mejoran o resta valor a la transferencia de calor, como la convección o el ensuciamiento superficial, respectivamente. Las ecuaciones determinan la cantidad de calor que se transfiere por unidad de área, por temperatura por gradodiferencia entre los dos materiales adyacentes y por período de tiempo. Los cálculos para el dimensionamiento de equipos industriales, como calentadores e intercambiadores de calor, generalmente resuelven el calor transferido por hora porque la capacidad de producción de la planta generalmente se determina por hora.
Un coeficiente de transferencia de calor general, como se usa a menudo en las ecuaciones de intercambiadores de calor, necesitaría considerar una serie de factores. En este ejemplo, el vapor saturado a una temperatura dada, la interfaz de vapor a tubo, conductividad a través de la pared del tubo, la interfaz al líquido dentro de los tubos como el aceite y la temperatura del aceite entrante deberían considerarse. La información de estos factores podría ayudar a determinar qué tan grande se necesitaría un intercambiador de calor, y qué estrategia de diseño y materiales funcionaría mejor.