Convección

PRACTICA 2: CONVECCION

1. OBJETIVOS

* Aplicar conceptos teóricos de transferencia de calor en la práctica.
* Calcular los coeficientes de transferencia de calor por convección para la parte externa e interna de los tubos cilíndricos.
* Calcular el valor de la temperatura superficial del tubo de acrílico y compararla con el valor experimental.
* Analizar la transferencia decalor por convección natural y forzada.

2. MARCO TEORICO

El transporte de energía por convección es el mecanismo por el cual la energía térmica es transferida a través de un fluido, o entre un fluido y una superficie.
Existen diferentes formas de calificar la convección y es importante conocerlas ya que de ellas depende la correlación a utilizar:
1) Según la manera que se inicia elmovimiento del fluido
NATURAL O LIBRE: En la cual un fluido es más caliente o más frío y en contacto con una superficie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido. Este movimiento transporta la energía calórica en forma de energía cinética mientras se desplaza la partícula y va colisionando con las millones queencuentra en su camino, y a su vez éstas hacen lo mismo, verificándose una convección a nivel molecular de flujo muy turbulento.
FORZADO: El movimiento relativo entre el fluido, y la superficie se mantiene por medios externos, como un ventilador o una bomba.
2) Según el lugar en donde el fluido se encuentra:
FLUJO EXTERNO: Están los canales abiertos.
FLUJO INTERNO: En este existe un punto endonde se llega a afectar la temperatura de todo el fluido.
CONDENSACIÓN POR PELÍCULA
El condensado moja la superficie y forma una película de líquido sobre este, la cual resbala hacia abajo debido a la influencia de la gravedad. El espesor de la película aumenta en la dirección del flujo a medida que más vapor se condensa sobre ella. Esta pared líquida entre la superficie sólida y el vapor sirvecomo una resistencia a la transferencia de calor. El calor de vaporización liberado a medida que el vapor se condensa, debe pasar a través de esta resistencia antes de que pueda llegar a la superficie sólida y ser transferido al medio que está al otro lado.

FORMULAS

Ra=Gr Pr

CONDENSACION POR GOTA

CONDENSACION POR PELICULA

Si es laminar se debe encontrar en el rango: 0 < Re< 30
Si es ondulado se debe encontrar en el rango: 30 < Re < 1800

Si la Ts se encuentra en el rango: Quiere decir que es condensación por película, si no es condensación por gotas.

1200 < hpelicula < 12000 W/m2*C
Para este caso se manejara hgota = 5 hpelicula

CONVECCION FORZADA

3. MONTAJE Y DESARROLLO EXPERIMENTAL
La práctica básicamente consiste en analizar ycomparar la convección natural con la forzada tanto en el interior de un tubo como en el exterior.
Para esto se realiza la prueba en un tiempo total de 6 minutos en los cuales cada 2 se tomara la medida de las temperaturas correspondientes a la de entrada y salida del agua, a la entrada y salida del vapor, adicionalmente la temperatura superficial del tubo de cobre y como temperatura de referenciala del ambiente.
Lo anterior se lleva a cabo una vez para convección forzada y otra para natural. Además se tomara como medida adicional las masas condensadas al interior y al exterior de los tubos.
Desarrollo experimental:

Una vez realizado correctamente el montaje se procede de la siguiente manera:

1) Encender la bomba y abrir lentamente la válvula hasta obtener flujo de agua dentrodel tubo de cobre.
2) Llene el manómetro (de columna) de la caja de vapor con agua a través del tubo embudado plástico, hasta que se pueda ver que gotea agua dentro de la caja.
3) La válvula reguladora de vapor V1 esta cerrada.
4) Abra la llave de paso del respiradero S4.
5) Coloque la llave de paso S3 en la posición abierta, para drenar el condensado desde la caja de vapor que se...