Estudiante
Páginas: 22 (5355 palabras)
Publicado: 20 de noviembre de 2010
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Unidad de Laboratorios - Laboratorio A
Sección Fenómenos de Transporte
Laboratorio de Fenómenos de Transporte I (TF-2281)
ESTUDIO DE PERFILES DE TEMPERATURA EN BARRAS DE DISTINTOS DIAMETROS Y GEOMETRIAS
Mara Talavera # 03-36535 Barbra Roa # 05-38813
Luis Rausseo # 06-40149
Sartenejas, 29 de Octubre de 2010.
INDICE
CAPITULOPAG
Sumario 3
Introducción 4
Fundamentos Teóricos 5
Descripción del equipo 12
Procedimiento Experimental 13
Datos Experimentales 14
Resultados Experimentales 16
Discusión de Resultados 19
Conclusiones 21
Recomendaciones 22
Bibliografía 23
Apéndice A 24
SUMARIO
En esta práctica se estudió la transferencia de calor en estado estacionario y transitorio detres barras de distintos materiales, dos de aluminio de diferentes diámetros y una de acero, con el fin de determinar la conductividad térmica del acero a partir de la del aluminio y los coeficientes convectivos de las tres barras, por dos métodos distintos para comparaciones. El primer modelo fue un estudio considerando las barras como superficies extendidas de distintos tipos a partir de losresultados experimentales, estos tipos son: aletas infinitas, con extremos aislados y con convección en los extremos y el segundo modelo fue por correlaciones teóricas de convección libre. Se midieron las temperaturas en diferentes posiciones a lo largo de las barras cada 5 minutos hasta que se alcanzó el estado estacionario, intervalo durante el cual se observó solo un aumento de temperaturas encada punto, acorde con el comportamiento esperado. También se midió la temperatura ambiente con tres termopares externos en varios tiempos. Los valores arrojados fueron de h = [19,88 - 24,52] W/m2.°C para la barra de Aluminio de diámetro 1” y un h = [22,12 - 34,63] W/m2.°C para la barra de Aluminio de diámetro ½”, reportando valores promedio de 22,20 W/m2.°C y 26,14 W/m2.°C respectivamente. El valorde la conductividad térmica obtenida para la barra de Acero fue de k = [29,16 – 90,46] W/m. °C teniendo un valor promedio de 46,71 W/m. °C el cual tiene una desviación del 0,6% con respecto al mínimo del rango de la conductividad térmica del Acero (47-58 W/m. °C).
INTRODUCCIÓN
La presente práctica se realizó con el objetivo de estudiar la conducción en un material sólido en función de laposición y el tiempo, es decir, la conducción en estado transitorio y en estado estacionario. Se observaron las distribuciones de temperaturas en las barras y se estudio la transferencia de calor en las mismas, proceso regido teóricamente por la Ley de Fourier. La distribución de temperaturas es útil para optimizar el espesor de un material aislante o para determinar la compatibilidad derecubrimientos o adhesivos especiales que se usen con el material.
Este análisis presenta gran importancia para el campo industrial, para la determinación de buenos disipadores de calor, influencia del flujo de calor por convección en tuberías, en materiales metálicos expuestos exteriores, entre otros; su uso en refinerías, donde se necesita trabajar con condiciones estrictas de temperaturas paramanejo de fluidos así como mantenimiento de instalaciones, en la aeronáutica y mecánica, donde se usa como detector de posibles fallas en materiales que trabajen a temperaturas variables, etc.
Para el estudio de estos dispositivos de transferencia de calor se determinó la conductividad térmica del acero a partir de la conductividad térmica teórica del aluminio, también se determinaron loscoeficientes convectivos de las barras metálicas, de forma teórica, a partir de las correlación de convección libre para determinar el numero adimensional Nusselt, el cual es el gradiente de temperaturas de la superficie, y de forma práctica a partir de las aproximaciones a superficies extendidas o aletas y sus respectivas ecuaciones.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La distribución de temperatura en un...
Unidad de Laboratorios - Laboratorio A
Sección Fenómenos de Transporte
Laboratorio de Fenómenos de Transporte I (TF-2281)
ESTUDIO DE PERFILES DE TEMPERATURA EN BARRAS DE DISTINTOS DIAMETROS Y GEOMETRIAS
Mara Talavera # 03-36535 Barbra Roa # 05-38813
Luis Rausseo # 06-40149
Sartenejas, 29 de Octubre de 2010.
INDICE
CAPITULOPAG
Sumario 3
Introducción 4
Fundamentos Teóricos 5
Descripción del equipo 12
Procedimiento Experimental 13
Datos Experimentales 14
Resultados Experimentales 16
Discusión de Resultados 19
Conclusiones 21
Recomendaciones 22
Bibliografía 23
Apéndice A 24
SUMARIO
En esta práctica se estudió la transferencia de calor en estado estacionario y transitorio detres barras de distintos materiales, dos de aluminio de diferentes diámetros y una de acero, con el fin de determinar la conductividad térmica del acero a partir de la del aluminio y los coeficientes convectivos de las tres barras, por dos métodos distintos para comparaciones. El primer modelo fue un estudio considerando las barras como superficies extendidas de distintos tipos a partir de losresultados experimentales, estos tipos son: aletas infinitas, con extremos aislados y con convección en los extremos y el segundo modelo fue por correlaciones teóricas de convección libre. Se midieron las temperaturas en diferentes posiciones a lo largo de las barras cada 5 minutos hasta que se alcanzó el estado estacionario, intervalo durante el cual se observó solo un aumento de temperaturas encada punto, acorde con el comportamiento esperado. También se midió la temperatura ambiente con tres termopares externos en varios tiempos. Los valores arrojados fueron de h = [19,88 - 24,52] W/m2.°C para la barra de Aluminio de diámetro 1” y un h = [22,12 - 34,63] W/m2.°C para la barra de Aluminio de diámetro ½”, reportando valores promedio de 22,20 W/m2.°C y 26,14 W/m2.°C respectivamente. El valorde la conductividad térmica obtenida para la barra de Acero fue de k = [29,16 – 90,46] W/m. °C teniendo un valor promedio de 46,71 W/m. °C el cual tiene una desviación del 0,6% con respecto al mínimo del rango de la conductividad térmica del Acero (47-58 W/m. °C).
INTRODUCCIÓN
La presente práctica se realizó con el objetivo de estudiar la conducción en un material sólido en función de laposición y el tiempo, es decir, la conducción en estado transitorio y en estado estacionario. Se observaron las distribuciones de temperaturas en las barras y se estudio la transferencia de calor en las mismas, proceso regido teóricamente por la Ley de Fourier. La distribución de temperaturas es útil para optimizar el espesor de un material aislante o para determinar la compatibilidad derecubrimientos o adhesivos especiales que se usen con el material.
Este análisis presenta gran importancia para el campo industrial, para la determinación de buenos disipadores de calor, influencia del flujo de calor por convección en tuberías, en materiales metálicos expuestos exteriores, entre otros; su uso en refinerías, donde se necesita trabajar con condiciones estrictas de temperaturas paramanejo de fluidos así como mantenimiento de instalaciones, en la aeronáutica y mecánica, donde se usa como detector de posibles fallas en materiales que trabajen a temperaturas variables, etc.
Para el estudio de estos dispositivos de transferencia de calor se determinó la conductividad térmica del acero a partir de la conductividad térmica teórica del aluminio, también se determinaron loscoeficientes convectivos de las barras metálicas, de forma teórica, a partir de las correlación de convección libre para determinar el numero adimensional Nusselt, el cual es el gradiente de temperaturas de la superficie, y de forma práctica a partir de las aproximaciones a superficies extendidas o aletas y sus respectivas ecuaciones.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La distribución de temperatura en un...
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