Informe Tranfer

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Unidad de Laboratorios – Laboratorio A
Sección de Fenómenos de Transporte
Laboratorio de Transferencia de Calor II (TF-2252)
PRÁCTICA 2C: CONDUCCIÓN NO ESTACIONARIA
Correia, Carlos. Padrón, Julio. Saenz, Luis.

RESUMEN
En ésta práctica se estudió la transferencia de calor en sólidos de diferentes materiales y geometrías suspendidos en un baño de agua caliente,con el objetivo de determinar el coeficiente convectivo y la conductividad térmica de cada uno de ellos. Para ello se suspendieron tres sólidos que estaban inicialmente a 25°C en un baño termostático con agua agitada y a 60°C, y así medir tiempos parciales transcurridos para un cambio de temperatura ∆T=1°C hasta que el sólido en cuestión alcanzó una temperatura final de 57°C. Los resultadosobtenidos fueron: coeficiente convectivo de cilindro de PVC: 57*10±4*10 W/m²*K. Conductividad térmica de cilindro de material desconocido 4,0*10^-1±4*10^-2 W/m*K. Para la experiencia con el cubo no se obtuvieron resultados considerados coherentes debido a errores de medición. Sin embargo se evidenció la dependencia del coeficiente convectivo con la geometría del objeto y de la conductividad térmica conel material del cual está fabricado.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
* Primero que todo se procedió a encender el baño termostático para obtener una condición estable del agua a una temperatura de 57.7 °C.
* Luego se tomó nota de las medidas de los diferentes materiales y geometrías, usando como instrumento de medición un vernier de 0,02 mm de apreciación; también se tomó nota de la temperaturaen el centro geométrico de cada uno, con ayuda de termocuplas con 0,1 °C de apreciación.
* Se introdujo el cilindro de PVC, y se anotaron los tiempos en que este ascendía su temperatura en un grado centígrado. Esto se hacía consecuentemente hasta que el material alcanzase una temperatura que correspondiese al 95% de la temperatura del baño.
* Posteriormente se retiró el material, y setomaron nuevamente las medidas de este.
* Este mismo procedimiento se repitió para el cilindro y el cubo del material desconocido.
OBJETIVOS
* Determinar la conductividad térmica (K) y el coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) de una muestra de material desconocido.
* Determinar la conductividad térmica (K) y el coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) paramuestras de diferentes geometrías.
RESULTADOS
1. Determinación del coeficiente convectivo de transferencia de calor (h) de cilindro de PVC
Para la determinación del h del cilindro de PVC se usaron como datos de entrada las últimas 3 mediciones de tiempo y temperatura que se pueden observar en la Tabla 1.
Tabla 1: Datos para determinación de h en cilindro PVC.
Medición | Temp. (T) ±0,1[°K] | Tiempo (t) ±0,01 [s] |
1 | 327,2 | 1597,97 |
2 | 328,2 | 1806,31 |
3 | 329,2 | 1990,67 |
Radio (r) : 25,00 ±0,02 [mm] | Long. (L): 150,00±0,02 [mm] |
Conductividad (k): 0,2 [W/m*K] | Densidad (ρ):1374,3 Kg/m³ |
Calor esp. (Cp): 934 [J/kg*K] | Temp. inicial (Ti): 297,15 K |

Luego, modelando el fenómeno como transferencia de calor con resistencia interna apreciable y el cilindrode PVC como la intersección de un cilindro infinito con una placa plana, y realizando los cálculos basados en la temperatura en el centro geométrico del objeto, se procedió a realizar el siguiente procedimiento iterativo:
1- Suponer hsup para determinar con Ecuación 1 y Ecuación 2, el Número de Biot supuesto del cilindro y de la placa plana, respectivamente. Luego con estos números se verificaque sean mayores a 0,002 para cumplir con la condición de resistencia interna apreciable.
Bisupc=hsup*rk (1)
Bisupp=hsup*Lk (2)
2- Calcular el número de Fourier para los últimos tres tiempos medidos, tanto del cilindro como de la placa, Ecuaciones 3 y 4, respectivamente....