1.13 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL AIRE HÚMEDO

1.13.1 LEY DE FOURIER

La conductividad térmica es la propiedad que relaciona de manera proporcional el calor transferido y el cambio de temperatura del mismo. Se basa en la ley de Fourier que se formula:

Donde:

Q_i	=	calor transferido a través del área A en la dirección i
k	=	conductividad térmica del material
A	=	área de transferencia
T	=	temperatura absoluta del cuerpo

Figura 1. Descripción gráfica de la conductividad térmica

1.13.2 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE UNA MEZCLA DE GASES PERFECTOS

Análogamente a la viscosidad, la conductividad térmica de una mezcla de gases puede ser calculada mediante la fórmula:

Donde,

1.13.3 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL AIRE SECO

Basados en las referencias encontradas se encontró que la conductividad térmica del aire seco puede ser calculada mediante la fórmula:

Donde:

k-	=	variable adimensional de conductividad térmica equivalente a k_da/k* donde k* es la conductividad térmica de referencia y equivale a 4.358E-3 W/m.K
T-	=	variable adimensional de temperatura equivalente a T/T* donde T* es la temperatura absoluta de referencia equivalente a 132.52 K

Los coeficientes H_i para la ecuación 1.13.3a se enumeran en la tabla 13.3

Tabla 13.3 Coeficientes para el cálculo de la conductividad térmica del aire

Coeficiente	Valor
K_-3	33.9729025
K_-2	-164.702679
K_-1	262.108546
K_0	-21.5346955
K_1	-443.455815
K_2	607.339582
K_3	-368.790121
K_4	111.296674
K_5	-13.4122465

1.13.4 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL VAPOR DE AGUA

La asociación internacional para las propiedades del agua y vapor (IAPWS) ha desarrollado una fórmula para el trabajo de la conductividad térmica, de manera que:

Donde,

k-	=	variable adimensional de la conductividad térmica equivalente a u_w/u* donde u* es la viscosidad de referencia y equivale a 1.00 W/m.K
T-	=	variable adimensional de temperatura equivalente a T/T* donde T* es la temperatura absoluta de referencia equivalente a 647.26 K
k_0	=	conductividad térmica en el límite de dilución
k_1	=	conductividad térmica debido a densidad finita
k_2	=	conductividad térmica debido a acercamiento al punto crítico

Para aplicaciones de aire acondicionado se estima que k_1 y k_2 son equivalentes a 0. La conductividad térmica en el límite de dilución se calcula mediante la fórmula:

Donde H_i son coeficientes que se pueden ver en la tabla 1.13.4

Tabla 13.4 Coeficientes para el cálculo de la conductividad térmica del vapor de agua

Coeficiente	Valor
H_0	0.0102811
H_1	0.0299621
H_2	0.0156146
H_3	-0.00422464

1.13.5 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL AIRE HÚMEDO

El aire húmedo es una mezcla de aire seco y vapor de agua, ambos esta mezcla es considerada como una mezcla de gases perfectos no polares por lo que utilizando la ecuación 1.13.2a se tiene que:

Donde:

Esta fórmula se puede ajustar a una ecuación con los valores de humedad absoluta que se obtuvieron de las ecuaciones 1.5.1.1a y 1.5.1.1b, de manera que:

Donde:

La diferencia de los datos obtenidos en estas ecuaciones frente a los de la viscosidad dinámica del capítulo anterior es que la conductividad térmica sí depende de la presión. Cuanta más presión más cerca van a estar las moléculas del aire y mayor interacción tendrán entre ellas y por tanto mayor conductividad térmica tendrá el aire. Por desgracia, la mayor cantidad de datos tomados para la conductividad térmica son a presión atmosférica. Ya que el cálculo experimental es muy complejo no se han hecho grandes estudios en otros rangos de presión.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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