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Universidad Técnica Federico Santa María Departamento de Ingeniería Química y Ambiental

LABORATORIO Nº3 DE TRANSFERENCIA DE CALOR IWQ-222 1-2010
1. OBJETIVOS: - Comprender la fenomenología de la transferencia de calor en sólidos mediante conducción a régimen transitorio. - Determinar cómo afectan las propiedades físicas y geométricas de un sólido en los procesos de conducción. - Conocer yutilizar distintos medios de análisis de sistemas de conducción transiente. - Conocer el cómo afectan la velocidad del fluido de servicio a la transferencia de calor hacia el sólido en un baño termo-regulado.

2. RESUMEN En esta experiencia usted estudiará el mecanismo de transferencia de calor en sólidos en estado no estacionario, al trabajar con un sistema constituido por un estanque con unvolumen fijo de agua destilada, una resistencia eléctrica, una bomba de recirculación, un termostato para el control de la temperatura del baño de agua y distintas figuras geométricas, con distintos tipos de material respectivamente. Las actividades del informe previo le permitirán estudiar la teoría necesaria para realizar correctamente la experiencia, así como familiarizarse con el desarrollo de lasolución gráfica de Gurney-Lurie para la figura geométrica que se utilizara, en este caso una placa o una esfera. En la experiencia de laboratorio usted utilizara el equipo “Unsteady State Heat Transfer” HT17 de Armfield, el cual a través de tres termocuplas conectadas al equipo HT10X “Heat Transfer Service Unit” y el software respectivo le permitirán la toma de temperaturas para el baño de agua,el medio en la superficie y el centro de la figura disponible en función del tiempo. Con el registro de datos obtenidos y entregados deberá comprobar, en el informe final, las diferencias existentes en la transferencia de calor en sólidos de distinto material, distinta geometría y en distintas condiciones del medio.

Laboratorio de Transferencia de Calor

Experiencia 3: Conducción en Sólidos.PN-JG Página 1 de 10

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3. PREINFORME 3.1 Parte conceptual El alumno debe entregar obligatoriamente un Pre-informe (hecho en PC) a la entrada del laboratorio el cual debe contener los siguientes puntos que se presentan a continuación, más los ejercicios citados posteriormente. No copie textualmente delibros ni la web esto será penalizado con nota cero RESPONDA CON SUS PALABRAS. a) Describir el fenómeno “calentamiento de sólidos en estado no estacionario”. Indique tres ejemplos de este aplicados a la industria de procesos. b) Describir los dos principales factores que gobiernan la velocidad de calentamiento no instantáneo de un objeto frío si se sumerge en agua caliente. Indique las ecuaciones yparámetros asociados a ellas. c) Identificar a lo menos 6 factores que afectan a la transferencia de calor en sólidos indicando como afecta su variación a este fenómeno (sea breve y claro). d) Demostrar cómo se obtiene el Balance de Energía para el estado transiente (en coordenadas rectangulares solo en eje x) en cuerpos sólidos partiendo de un elemento diferencial. Luego indicar la forma general,la forma para coordenadas cilíndricas y para coordenadas esféricas (Indique sus referencias claramente). e) Indicar las expresiones utilizadas en la solución gráfica de Gurney-Lurie y a partir de estas explicar el desarrollo de esta solución. Explique de manera corta y concisa. f) ¿Cuál es el significado físico de la difusividad térmica? g) Describir el número adimensional que representa elconjunto de términos de resistencia en la superficie y en el interior de una figura el cual es afectada por el enfriamiento en estado transiente. Indique la historia temperatura-tiempo de un enfriamiento de una partícula para diferentes intervalos de este número. h) ¿Cómo podría obtener el valor del coeficiente de transferencia de calor por conducción en la experiencia? Explique. i) De una breve...