Transferencia de calor

Laboratorio de Transferencia de Calor
Informe 4

Resumen Ejecutivo
El objetivo principal de esta experiencia de laboratorio era comprender el
comportamiento de la conducción transciente en los sólidos, además de determinar el
comportamiento de las propiedades físicas de los cuerpos y de ver cómo afecta ba la
velocidad del medio convectivo en la conducción.
Con el fin de cumplir losobjetivos, se procedió a medir las temperaturas del fluido de
servicio y, tanto de la superficie como del centro del sólido, para diferentes formas
geométricas, a distintos metales y a diferentes velocidades del fluido. A partir de esto
se pudo observar que para los metales de alta conductividad térmica, el estado
estacionario se conseguía más rápido que para los que tenían baja conductividadtérmica. También, se pudo notar que a mayor turbulencia en el fluido que ejercía la
convección forzada, mayor es la transferencia de calor y menor es el tiempo en el que
se alcanza el estado estacionario.
Los errores que se generaron, se debieron principalmente a que los valores del
software diferían mínimamente con los valores de la caja eléctrica a la que estaban
conectadas las termocuplas.Además, los errores se pudieron ver influenciados tanto
por la termocupla que medía la temperatura en la superficie del sólido (la cual se
movía ínfimamente porque no estaba bien acoplada al cuerpo), como porque no se
alcanzó al cien por ciento el estado estacionario.

Descripción de los fenómenos observados en la experiencia
En el laboratorio se realizó el estudio de conducción en sólidos parados figuras
diferentes: cilindro y esfera. La conducción dentro de un sólido dependerá de la
conductividad térmica del mismo, ya que ésta es la capacidad del sólido de transferir
calor por conducción entre sus moléculas. Los cuerpos están además inmersos en un
medio convectivo turbulento, lo que contribuye a una mejor transferencia de calor.
Con lo anterior, tanto en el cilindro como en laesfera se habrá transferencia de calor
debido a la diferencia de temperatura impuesta por el medio convectivo, que
generará una conducción radial de calor por conducción hacia el centro de ambos.
El uso de la bomba de recirculación contribuirá a generar turbulencia en el medio.

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Análisis de Resultados
1. El tiempo en que ocurre elsalto de temperatura ocurre:
 Para la esfera de bronce: Se da a los [ ], en donde la temperatura de la
[]
[ ].
superficie pasa de
 Para la esfera de acero: El salto de temperatura de la superficie pasa a
[]
[ ].
los [ ], la cual varía de
 Para el cilindro de acero a 12 [V]: La variación de la temperatura
[]
[ ].
superficial es a los [ ], la cual cambia de
 Para el cilindro deacero a 22 [V]: La temperatura se modifica de
[]
[ ] a los [ ]
El tiempo en que se produce el salto de temperatura superficial se considera
como tiempo de referencia, porque esta temperatura varía rápidamente al
poner los cuerpos en contacto directo con el baño de agua caliente. Es decir,
como se tenía el sólido a temperatura ambiente (centro y superficie) y se
sumerge rápidamente, el tiempo enque la superficie toca el medio, comienza la
transferencia de calor desde el agua caliente hacia el cuerpo sólido.
El tiempo en el cual se alcanza el estado estacionario en el sistema sólido -baño
de agua caliente, ocurre cuando las temperaturas del sólido, de la superficie
del sólido y la del agua caliente son iguales; en otras palabras, cuando ya no
hay fuerza impulsora de la transferenciade calor (gradiente se temperatura).
Esto se pude observar en los gráficos a partir de:


Para la esfera de bronce:

[ ], cuando las tres temperaturas son



Para la esfera de acero:

[ ], en el cual las temperaturas son



Para el cilindro de acero a 12 [V]:
son

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[ ], en donde las tres temperaturas

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...