Ingenieria

Laboratorio de Termo fluidos
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

Prof. Gerardo Breto.
Integrantes:
Hurtado, Tony
Villaverde, Jose
Sanchez, Jonathan

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

1. Determinar la conductividad térmica de sólidos metálicos y no metálicos.

2. Obtener la distribución de temperaturas en superficies aleteadas.

3. Comparar el perfil de distribución de distribución detemperaturas experimental con el modelo teórico de una aleta.

FUNDAMENTOS TEORICOS

CALOR:
Es el flujo de energía que se produce cuando dos sistemas a diferentes temperaturas se ponen en contacto o cuando dentro de un mismo sistema existe un gradiente de temperatura. Este flujo de energía va de la región de alta temperatura a la región de baja temperatura.
La transferencia de calor se lleva a cabopor medio de los mecanismos siguientes: convección, conducción y radiación.

MECANISMOS DE TRANSPORTE DE CALOR.
Conducción
la transferencia de calor por conducción ocurre de dos formas. La primera es por interacción molecular, donde las moleculaa de niveles energéticos relativamente mayores (mayor temperatura) ceden energía a moléculas adyacentes de un nivel energético inferior (menortemperatura), lo cual sucede en los sistemas que tienen moléculas de solidos, liquidos o gases y en los que existe un gradiente de temperatura. La segunda forma ocurre mediante electrones “libres” que transportan energía de la región de alta temperatura a la baja temperatura. Lo cual se presenta principalmente en los solidos metálicos puros. En las aleaciones metálicas las contracciones de los electroneslibres de varian considerablemente mientras que en los solidos no metálicos es muy baja. Por loo que los metales puros son los mejores conductores de calor por su alta concentración de electrones libres (confirmado por experimentos).
La conducción de calor es principalmente un fenómeno molecular directo, el cual requiere de un gradiente de temperatura como fuerza motriz y sin movimientoapreciable de materia
La ecuación básica que rige el mecanismo de transferencia de calor por conducción fue propuesto por el científico francés Jean Fourier en 1822, la cual establece que el flujo de calor, q, en [ w ] o [ btu/hr ], es directamente proporcional a la diferencia de temperatura y el área de flujo de calor, e inversamente porporcional a la longitud.
Primera Ley de Fourier. ConducciónUnidireccional.

[W] ó [Btu/hr]
Donde,

A = área normal a la dirección del flujo de color en [m2 o pie2].

: Gradiente de temperatura ó .
K: conductividad térmica ó .

Convección
Es un mecanismo de transferencia de calor y de masa mediante el cual se intercambia eneregia entre un fluido y la superficie de un cuerpo solido o entre fluidos que seencuentran a temperaturas diferentes, lo cual incrementa la energía interna de las partículas las cuales se moverán hacia una zona de menor temperatura.
La convección puede ser natural o libre y forzada, en el caso de convección puede ser natural el movimiento del fluido es ocasionado solamente por la diferencia de densidad resultante de los gradientes de temperaturas sin la acción de ninguna fuerzaexterna.
En la convección forzada el movimiento del fluido se debe a la acción de fuerza externa (bomba, ventilador, agitador, etc).
La ecuación básica que se rige por la transferencia de calor por convección es la ley de enfriamiento por convección es la ley de enfriamiento de Newton (1701). La cual expresa que el calor convectivo transferido es directamente proporcional el área del flujo y ala diferencia de temperatura entre el cuerpo y el fluido en contacto.

La convección se rige a través de la ley de enfriamiento de Newton, que es la siguiente:

Donde:
q: Calor emitido por convección [W] ó .
hc: Coeficiente de película convectivo ó .
A: Área de transferencia de calor [m2] ó [pie2].
T: Temperatura de la superficie convectiva [ºC] ó [F].
: Temperatura del medio...