Descripción

Este texto surge de nuestra experiencia durante los últimos más de 30 años enseñando la secuencia, transporte de transferencia de cantidad de movimiento, calor y masa en la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Purdue. Como miembros de la facultad en una institución estatal de concesión de tierras, nos encontramos con estudiantes con una amplia variedad de antecedentes que planean una amplia variedad de carreras finales. Creemos que con una comprensión de los fundamentos de la ingeniería, nuestros graduados pueden progresar fácilmente hacia carreras que involucren funciones altamente técnicas o responsabilidades más amplias en la gestión. Nuestro objetivo con este volumen es proporcionar una base en transferencia/transporte de cantidad de movimiento, calor y masa básica suficiente para permitir al estudiante hacer diseño y análisis elementales, y adecuada como base para aprender conceptos más avanzados. Presentamos los fundamentos de los procesos tanto microscópicos como macroscópicos.

El texto se construye en torno a un gran número de ejemplos que se trabajan en detalle. Muchos de los ejemplos están, por supuesto, idealizados, porque su objetivo es ilustrar principios elementales, pero los hemos mantenido lo más realistas posible. Dado que el libro está destinado a ser un libro de texto, hemos incorporado un alto nivel de detalle y fluidez en un esfuerzo por hacer que el texto sea legible para aquellos que recién se inician en el área. A expensas de la concisión en muchos lugares, hemos intentado evitar esas lagunas en las derivaciones que son obvias para alguien familiarizado con el área, pero completamente opacas para el novato.

Hemos incluido muchas referencias a material más avanzado, o simplemente a otros enfoques del material aquí incluido. La edad y, esperamos, la sabiduría nos han desengañado de cualquier presunción de que poseemos el único enfoque válido del tema. Para facilitar el acceso a otros materiales para el estudiante, hemos incluido números de página para la mayoría de las referencias para evitar la necesidad de una búsqueda de índice en la cita. En la misma línea, hemos intentado que nuestra nomenclatura se ajuste al uso más común en el área y hemos incorporado una extensa tabla de nomenclatura. Un índice de pulgar abreviado permite un acceso rápido a los capítulos y las tablas y figuras de acceso más común. Los problemas de transferencia de cantidad de movimiento, calor y masa en fluidos son profundamente difíciles porque la aplicación más práctica del área es al régimen de flujo turbulento. Hasta la fecha, es muy poco posible una solución rigurosa incluso para los problemas de flujo turbulento más elementales, aunque el aumento exponencial en el poder de cómputo con el tiempo es una gran promesa para el futuro.

Creemos que el análisis dimensional es, y seguirá siendo en el futuro previsible, crucial para el diseño de experimentos, la ampliación de equipos y la simplificación de ecuaciones diferenciales y las condiciones de contorno asociadas. Las soluciones analíticas de forma cerrada siguen siendo importantes por la información que aportan, sin embargo, la mayoría de los problemas aplicados parecen claramente destinados a ser resueltos numéricamente. Por esta razón, hemos incluido una buena cantidad de técnicas de solución numérica. El énfasis está principalmente en los algoritmos de diferencias finitas, que a menudo se implementan fácilmente en una hoja de cálculo. El análisis de elementos finitos depende en gran medida del software, lo que requiere una inversión de tiempo demasiado grande para permitir otro tratamiento que no sea el abreviado aquí, aunque el área es ciertamente de creciente importancia. Hemos intentado dar una visión general suficiente para que el estudiante pueda seguir leyendo por su cuenta.

En Purdue cubrimos el material de este texto en dos cursos de pregrado requeridos de tres créditos. En general, dependiendo de los antecedentes de los estudiantes, el material del Capítulo 5 sobre sistemas de unidades recibirá más o menos énfasis. De manera similar, la transferencia de calor por radiación es independiente y se puede adaptar a los deseos del profesor en particular. El ChernicuZ Engineer’s Hundbookl de Perry sigue siendo una referencia complementaria útil para las propiedades físicas y las correlaciones empíricas. Uno de los paquetes de diseño comercial puede brindar ayuda con la estimación de propiedades físicas, bombas y redes de tuberías, y un diseño de intercambiador de calor más detallado.