Manual de practicas de Fenomenos de Transporte II

SEP SNEST DGEST
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA
INGENIERÍA QUÍMICA


PRÁCTICAS DE
FENÓMENOS DE TRANSPORTE II























ING. TOMAS ISABEL PICHARDO ESQUIVEL



METEPEC, MÉXICO, AGOSTO DE 2003.



PRÁCTICA No.1
TRANSFERENCIA DE CALOR Y CÁLCULO DE LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (K)


OBJETIVO: Aplicar calor a distintosmateriales para obtener el valor de k.


PROBLEMA: ¿Cómo se propaga el calor en los sólidos?


MARCO TEÓRICO: Los cuerpos de algunas sustancias tienen la propiedad de conducir el calor, los que tienen esa propiedad se llaman conductores; los que no, aisladores. Estas propiedad es mensurable y su medida se llaman, conductividad térmica.

La conductividad térmica es una propiedad que dice cuanfácil es la conducción del calor a través de los materiales. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en materiales iónicos covalentes, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio por lo que se denomina aislante térmico.

Cuando se calienta la materia varia el comportamiento de su estado molecular, incrementándose su movimiento, es decir, lasmoléculas salen de su estado de inercia o reposo y adquieren un movimiento cinético provocado por el aumento de temperatura.

Si a un elemento o cuerpo se le incrementa la temperatura por cualquier medio, decimos que la materia se calienta, este calor se desplaza desde la zona más caliente hasta el punto mas alejado del foco calórico.

La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidadentre el flujo de energía J (energía por unidad de área y por unidad de tiempo), y el gradiente de temperatura dT/dx. La constante de proporcionalidad k es una característica del material y se denomina conductividad térmica.



Ecuación 1.1 Ecuación 1.2

MATERIAL:

 2 Soportes universales
 Anillo metálico
 Mantequilla
 Mechero bunsen
 4 varillas dediferentes materiales de 20cm de largo
 2 Pinzas nuez

Nota: Los materiales pueden ser aluminio, cobre, acero.





DESARROLLO EXPERIMENTAL:

1. Sujetar las 4 varillas con las pinzas nuez, haciéndolas coincidir en un extremo.

2. Colocar un trozo de mantequilla con una grapa a 5cm de distancia inicial, y cada 2cm después de la primera.

3. Encender el mechero y colocarlo en el puntodonde concuerdan las cuatro varillas de los diferentes materiales; considerando un t=0.


4. Medir el tiempo que tarda en caer la mantequilla, lo observarás cuando caiga la grapa, de cada material y registrar el tiempo para cada uno de los trozos de mantequilla.


5. Reportar la tabla del tiempo transcurrido para que se derrita la mantequilla a una determinada distancia:

Nombre del Material5cm 7cm 9cm 11cm 13cm 15cm 17cm





6. A partir de la ecuación 1.1, y con k de tablas de cada material, obtener Q; y después a partir de la ecuación 1.2, obtener el valor de k experimental.

7. Contestar el siguiente cuestionario:
1.- ¿Cuál es el material en el que se propaga mejor el calor?
2.- Explique porque ese material fue el mejo para conducir el calor.3.- ¿De que depende la transferencia de calor en cada material?
4.- ¿A que se debe la diferencia de tiempos entre cada material?
PRÁCTICA No. 2
TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN EN UNA PARED CILINDRICA SIMPLE


OBJETIVO: Determinar de forma experimental y observar en forma práctica la conductividad térmica existente en una pared cilíndrica simple, por medio de la ley de Fourier.PROBLEMA: Determinar la velocidad de flujo de calor que sale del tubo.


MARCO TEÓRICO: La conducción es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basados en el contacto directo de sus partículas, que tienden a igualar su temperatura o estado de excitación térmica.

Considerando un cilindro hueco; donde el radio interior es ri, el radio exterior r0, y la longitud...