Pr Ctica 03 FQ UNAM
Páginas: 6 (1294 palabras)
Publicado: 6 de junio de 2015
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Química
Laboratorio de Ingeniería Química II
Práctica 03
"Transferencia de Calor en Una Barra Cilíndrica"
Alumno: Solis Caballero Francisco Eduardo
Grupo: 03
Día: Lunes
Horario: 14:00 - 17:00
Profesor: Mariano Pérez Camacho
Fecha: 27 de Octubre de 2014
Problema:
Una barra de aluminio delongitud de 90.5 cm y 1.9 cm de diámetro, se calienta en uno de sus extremos con vapor de caldera a 2 manométricos. Encontrar la posición longitudinal en la barra donde las diferencias entre los calores de los mecanismos conductivo y convectivo son despreciables. Reportar la eficiencia de la barra en esa posición.
Resultados Experimentales:
Cuestionario.
1.- Elegir una posición en la barra ydescribir lo que sucede con la temperatura a medida que pasa el tiempo. ¿En qué tiempo se alcanza el estado estable?. ¿Explique porque ha sido posible alcanzar ese estado?.
De cero a diez minutos, observamos que la temperatura va en aumento y esto se debe a que se lleva a cabo trasferencia de energía por convección de el vapor hacia la barra, esta es trasferida transversalmente por conducción a lo largode la barra y de forma radial hacia el ambiente por convección y radiación. Todo el tipo de calor trasferido es calor sensible y por lo tanto existe un cambio de temperatura en la barra y los alrededores de ésta.
El régimen permanente se alcanza entre cuarenta y cincuenta minutos. La temperatura ya no cambia porque la energía que transfiere el vapor a la barra es limitada, la trasferencia energíase manifiesta con cambios de temperatura, se trasfiere energía hacia los alrededores, en el tiempo ya mencionado no existen cambio de temperatura y esto se debe a que la energía trasferida por conducción a lo largo de la barra, la de convección y radiación trasferida hacia los alrededores es la misma energía que se trasfiere del vapor a la barra.
2.- Para una longitud x, ¿Cómo es la temperaturadesde el centro de la barra a la superficie de la barra en la posición radial y en el estado estacionario?. Explique por qué.
La temperatura en la barra en su forma radio es igual, esta solo cambia respecto a el cambio de su longitud y se debe a que la trasferencia de energía en la barra es por conducción en forma trasversal, por lo tanto la temperatura del centro de la barra hacia lasuperficie a determinada longitud es la misma.
3.- Graficar las siguientes cantidades:
Gráfica 1: Las temperaturas en el régimen transitorio Vs. la posición x, teniendo como parámetro el tiempo
Gráfica 2: Las temperaturas el régimen permanente Vs. la posición x
Describir el comportamiento de las gráficas anteriores
Se observa que la temperatura disminuye conforme aumenta lalongitud de la barra, pero, conforme aumenta el tiempo la barra aumenta la temperatura con la misma tendencia que en las lecturas de los 10 minutos anteriores.
En esta segunda grafica observamos que las temperaturas ya no cambian en función del tiempo ya que se han tomado dos lecturas de temperaturas con una diferencia de 10 minutas y estas no han cambiado, ambas tiene la misma tendencia y lasgraficas que describen el gradiente de temperatura en ambos casos es muy similar, de hecho es difícil discernir una de otra.
4.- Plantear un balance en , en cualquier posición en la barra aplicando el principio del balance de coraza a un elemento diferencial de volumen, introduciendo la ecuación que define al coeficiente convectivo individual de transferencia de calor en y obtener la ecuacióndiferencial sin integrar.
Conducción:
Convección:
Radiación:
Para modelar este sistema donde intervienen los tres mecanismos:
Balance de energía a régimen permanente:
Dividendo la ecuación entre y obteniendo el limite cuando (el elemento diferencial de volumen) tiende a cero:
Una propiedad de los metales es que su k es constante a...
Facultad de Química
Laboratorio de Ingeniería Química II
Práctica 03
"Transferencia de Calor en Una Barra Cilíndrica"
Alumno: Solis Caballero Francisco Eduardo
Grupo: 03
Día: Lunes
Horario: 14:00 - 17:00
Profesor: Mariano Pérez Camacho
Fecha: 27 de Octubre de 2014
Problema:
Una barra de aluminio delongitud de 90.5 cm y 1.9 cm de diámetro, se calienta en uno de sus extremos con vapor de caldera a 2 manométricos. Encontrar la posición longitudinal en la barra donde las diferencias entre los calores de los mecanismos conductivo y convectivo son despreciables. Reportar la eficiencia de la barra en esa posición.
Resultados Experimentales:
Cuestionario.
1.- Elegir una posición en la barra ydescribir lo que sucede con la temperatura a medida que pasa el tiempo. ¿En qué tiempo se alcanza el estado estable?. ¿Explique porque ha sido posible alcanzar ese estado?.
De cero a diez minutos, observamos que la temperatura va en aumento y esto se debe a que se lleva a cabo trasferencia de energía por convección de el vapor hacia la barra, esta es trasferida transversalmente por conducción a lo largode la barra y de forma radial hacia el ambiente por convección y radiación. Todo el tipo de calor trasferido es calor sensible y por lo tanto existe un cambio de temperatura en la barra y los alrededores de ésta.
El régimen permanente se alcanza entre cuarenta y cincuenta minutos. La temperatura ya no cambia porque la energía que transfiere el vapor a la barra es limitada, la trasferencia energíase manifiesta con cambios de temperatura, se trasfiere energía hacia los alrededores, en el tiempo ya mencionado no existen cambio de temperatura y esto se debe a que la energía trasferida por conducción a lo largo de la barra, la de convección y radiación trasferida hacia los alrededores es la misma energía que se trasfiere del vapor a la barra.
2.- Para una longitud x, ¿Cómo es la temperaturadesde el centro de la barra a la superficie de la barra en la posición radial y en el estado estacionario?. Explique por qué.
La temperatura en la barra en su forma radio es igual, esta solo cambia respecto a el cambio de su longitud y se debe a que la trasferencia de energía en la barra es por conducción en forma trasversal, por lo tanto la temperatura del centro de la barra hacia lasuperficie a determinada longitud es la misma.
3.- Graficar las siguientes cantidades:
Gráfica 1: Las temperaturas en el régimen transitorio Vs. la posición x, teniendo como parámetro el tiempo
Gráfica 2: Las temperaturas el régimen permanente Vs. la posición x
Describir el comportamiento de las gráficas anteriores
Se observa que la temperatura disminuye conforme aumenta lalongitud de la barra, pero, conforme aumenta el tiempo la barra aumenta la temperatura con la misma tendencia que en las lecturas de los 10 minutos anteriores.
En esta segunda grafica observamos que las temperaturas ya no cambian en función del tiempo ya que se han tomado dos lecturas de temperaturas con una diferencia de 10 minutas y estas no han cambiado, ambas tiene la misma tendencia y lasgraficas que describen el gradiente de temperatura en ambos casos es muy similar, de hecho es difícil discernir una de otra.
4.- Plantear un balance en , en cualquier posición en la barra aplicando el principio del balance de coraza a un elemento diferencial de volumen, introduciendo la ecuación que define al coeficiente convectivo individual de transferencia de calor en y obtener la ecuacióndiferencial sin integrar.
Conducción:
Convección:
Radiación:
Para modelar este sistema donde intervienen los tres mecanismos:
Balance de energía a régimen permanente:
Dividendo la ecuación entre y obteniendo el limite cuando (el elemento diferencial de volumen) tiende a cero:
Una propiedad de los metales es que su k es constante a...
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