practica de placas
Páginas: 8 (1894 palabras)
Publicado: 19 de mayo de 2013
CONDUCCION EN PARED SIMPLE Y COMPUESTA
OBJETIVO GENERAL
Determinar de forma experimental la conducción de calor en paredes simples y compuestas empleando un prototipo sencillo empleando distintos materiales.
Observar en forma práctica la conductividad térmica existente en una pared plana compuesta y una simple.
FUNDAMENTO TEORICO
En todos los procesos químicos se realiza algún intercambiode energía, siendo preciso calentar o enfriar fluidos, cambiar de fase (evaporar o condensar), mantener un proceso isotérmico, etc.
En todos los casos que se precisa realizar intercambio de calor entre un foco caliente y un foco frío, es importante conocer la velocidad con la que se va a llevar a cabo la transmisión de calor, ya que va a determinar el tamaño del equipo necesario, así como elequipo auxiliar requerido y los materiales de construcción adecuados.
La transmisión de calor se puede realizar por tres mecanismos:
Conducción.
Convección.
Radiación.
En esta práctica se trata de caracterizar los diferentes parámetros asociados a la transmisión de calor a través de una pared plana compuesta. A partir de la medida de las temperaturas en los ambientes exterior e interior, y en lasuperficie de las diferentes capas que componen la pared, se debe determinar los coeficientes de convección y conductividad, correspondientes a cada material que componen la pared compuesta, caracterizándose así diferentes materiales y su influencia sobre las temperaturas características si se mantiene constante el calor generado.
La colocación de una única placa permite fácilmente estimar suconductividad térmica. Si se añaden placas adicionales, se pueden calcular coeficientes globales de transmisión de calor de una pared plana compuesta. Midiendo las temperaturas en interior y exterior es posible estimar el efecto de cada tipo de material sobre la proporción de calor transmitido.
En la practica se presentan paredes compuestas por diversos materiales, en la figura que a continuaciónaparece se esquematiza una pared compuesta de tres materiales a, b, c dispuestas en serie.
Fig. Flujo de calor atravez de una pared de placas múltiple.
Transmisión de calor por conducción
La transmisión de calor por conducción tiene importancia en los sólidos y se produce como resultado de las interacciones entre las moléculas, átomos o iones de mayor contenido energético que cedenenergía a las de menor contenido energético. En los metales se produce por acción de los electrones libres.
Cuando existe un gradiente de temperatura en un cuerpo, se produce la transmisión de calor por conducción desde la región de mayor temperatura a la de menor temperatura, siendo el flujo de energía, q (energía/área tiempo), proporcional al gradiente de temperatura de acuerdo con la ley deFourier:
Siendo k la conductividad térmica y (dT/dx) el gradiente de temperatura. La conductividad térmica depende de la temperatura, aunque si la diferencia de temperaturas no es muy grande puede tomarse constante.
La intensidad de calor, Q (energía/tiempo), viene dada por:
Siendo A el área perpendicular a la transmisión de calor. En estado estacionario, Q es constante, pero ladensidad de calor, q, sólo será constante si lo es A, es decir si el calor se transmite a través de paredes planas.
Conducción de calor a través de paredes cilíndricas
El caso más habitual de conducción de calor es a través de paredes cilíndricas. Sea un cilindro de radio interno r1 y de radio externo r2 y longitud L. La temperatura en la cara interna es T1 y en la cara externa T2. Si T1>T2habrá conducción de calor desde la cara interna a la externa y el área se calcula como
Donde r variará desde r1 a r2. En estado estacionario, la intensidad de calor, Q, será,
Integrando,
O bien
Siendo A ml, el área media logarítmica,
La intensidad de calor también puede expresarse como:
El numerador, la diferencia de temperaturas, es la fuerza impulsora que da lugar...
OBJETIVO GENERAL
Determinar de forma experimental la conducción de calor en paredes simples y compuestas empleando un prototipo sencillo empleando distintos materiales.
Observar en forma práctica la conductividad térmica existente en una pared plana compuesta y una simple.
FUNDAMENTO TEORICO
En todos los procesos químicos se realiza algún intercambiode energía, siendo preciso calentar o enfriar fluidos, cambiar de fase (evaporar o condensar), mantener un proceso isotérmico, etc.
En todos los casos que se precisa realizar intercambio de calor entre un foco caliente y un foco frío, es importante conocer la velocidad con la que se va a llevar a cabo la transmisión de calor, ya que va a determinar el tamaño del equipo necesario, así como elequipo auxiliar requerido y los materiales de construcción adecuados.
La transmisión de calor se puede realizar por tres mecanismos:
Conducción.
Convección.
Radiación.
En esta práctica se trata de caracterizar los diferentes parámetros asociados a la transmisión de calor a través de una pared plana compuesta. A partir de la medida de las temperaturas en los ambientes exterior e interior, y en lasuperficie de las diferentes capas que componen la pared, se debe determinar los coeficientes de convección y conductividad, correspondientes a cada material que componen la pared compuesta, caracterizándose así diferentes materiales y su influencia sobre las temperaturas características si se mantiene constante el calor generado.
La colocación de una única placa permite fácilmente estimar suconductividad térmica. Si se añaden placas adicionales, se pueden calcular coeficientes globales de transmisión de calor de una pared plana compuesta. Midiendo las temperaturas en interior y exterior es posible estimar el efecto de cada tipo de material sobre la proporción de calor transmitido.
En la practica se presentan paredes compuestas por diversos materiales, en la figura que a continuaciónaparece se esquematiza una pared compuesta de tres materiales a, b, c dispuestas en serie.
Fig. Flujo de calor atravez de una pared de placas múltiple.
Transmisión de calor por conducción
La transmisión de calor por conducción tiene importancia en los sólidos y se produce como resultado de las interacciones entre las moléculas, átomos o iones de mayor contenido energético que cedenenergía a las de menor contenido energético. En los metales se produce por acción de los electrones libres.
Cuando existe un gradiente de temperatura en un cuerpo, se produce la transmisión de calor por conducción desde la región de mayor temperatura a la de menor temperatura, siendo el flujo de energía, q (energía/área tiempo), proporcional al gradiente de temperatura de acuerdo con la ley deFourier:
Siendo k la conductividad térmica y (dT/dx) el gradiente de temperatura. La conductividad térmica depende de la temperatura, aunque si la diferencia de temperaturas no es muy grande puede tomarse constante.
La intensidad de calor, Q (energía/tiempo), viene dada por:
Siendo A el área perpendicular a la transmisión de calor. En estado estacionario, Q es constante, pero ladensidad de calor, q, sólo será constante si lo es A, es decir si el calor se transmite a través de paredes planas.
Conducción de calor a través de paredes cilíndricas
El caso más habitual de conducción de calor es a través de paredes cilíndricas. Sea un cilindro de radio interno r1 y de radio externo r2 y longitud L. La temperatura en la cara interna es T1 y en la cara externa T2. Si T1>T2habrá conducción de calor desde la cara interna a la externa y el área se calcula como
Donde r variará desde r1 a r2. En estado estacionario, la intensidad de calor, Q, será,
Integrando,
O bien
Siendo A ml, el área media logarítmica,
La intensidad de calor también puede expresarse como:
El numerador, la diferencia de temperaturas, es la fuerza impulsora que da lugar...
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