Aletas

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERÍA LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS II PRQ-203L

“TRANSFERENCIA DE CALOR A TRAVES DE SUPERFICIES EXTENDIDAS”

Docente: Ing. Cristhian Carrasco Universitario:

Fecha: 23 de Septiembre de 2010
I/2011

Universidad Mayor de San Andrés Facultad de Ingeniería Laboratorio de Operaciones Unitarias II

PRQ-203L

TRANSFERENCIA DE CALOR A TRAVÉS DESUPERFICIES EXTENDIDAS

1. RESUMEN. El presente informe comprende el estudio experimental del fenómeno de convección natural, por otro lado también se estudia el comportamiento de las aletas. Aunque hay muchas situaciones diferentes que implican efectos combinados de conducción y convección, la aplicación más frecuente es aquella en la que se usa una superficie extendida de manera específica paraaumentar la transferencia de calor entre un sólido y un fluido contiguo. 2. INTRODUCCIÓN. Las superficies extendidas (aletas) son usadas extensamente en aplicaciones de transferencia de calor. La transferencia de calor en estos sistemas es por conducción y convección. La idea de usar superficies aletadas es tener intercambiadores de calor más compactos. Los procesos de transmisión del calor pormedio de la conducción, convección y radiación, junto con la eventual acumulación, se producen de forma simultánea y concurrente, de manera que en situaciones reales, e incluso en condiciones de laboratorio, es difícil discernir con exactitud la contribución de cada mecanismo en la transmisión de calor entre los ambientes y el sistema en estudio. En el intercambio de calor entre la superficie delsistema y el ambiente se considera los flujos de calor por convección que dependerán si el aire es movido por fuerzas gravitatorias o son impulsados por agentes externos, o por una combinación de ambos. La complejidad del cálculo riguroso de todos estos mecanismos ha llevado a la definición de un Coeficiente de transferencia superficial de calor h, de fácil aplicación en el estudio de casossimplificados, tales como los propuestos por normas oficiales de aislamiento térmico, y en los que se integran la convección y la radiación con valores típicos.

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3. MATERIALES Y MÉTODOS. Materiales:       1 Generador de vapor. 1 tubería aleteada. 2 termómetros digitales. 4 termopares.Instrumentos de medida (Vernier, cintas métricas) Mangueras de conexión.

Métodos: Convección natural. La determinación del coeficiente convectivo h se basa en el uso parámetros adimensionales, la evaluación de los parámetros adimensionales de Nusselt, Prandtl y de Grashof se realiza con las condiciones de operación de nuestro sistema. El coeficiente de convección se evalúa a partir de laspropiedades del fluido, es decir las propiedades termofísicas del aire β, ν, k y Pr y la diferencia de temperatura (∆T). Determinación de la eficiencia de la aleta. Para evaluar el calor transferido por nuestro sistema, primeramente debemos adecuar nuestro sistema de tal manera que nuestro sistema se encuentre en estado estacionario, para eso utilizamos el calor transferido por la ebullición del agua haciala tubería, posteriormente se toman las temperaturas en diferentes puntos de nuestra aleta para poder determinar el perfil de temperaturas y el calor disipado, finalmente podemos calcular la eficiencia de nuestro sistema de manera analítica.

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4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Los dimensionesde nuestra aleta se muestran a continuación:

Los datos de operación se muestran en la siguiente tabla:
Datos perfil de temperaturas Distancia [cm] 0,000 0,500 1,000 1,500 2,055 T1 [°C] 71,3 64,8 60,3 54,7 50,1 T T2 [°C] 70,2 65,1 59,4 54,4 50,2 = 17.1 [°C] T3 [°C] 69,5 64,3 58,5 54,8 49,3 T [°C] 70,3 64,7 59,4 54,6 49,9 Θ(x) [°C] 53,2 47,6 42,3 37,5 32,8

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