Transmision de calor

Transmisión del calor

Introducción Teórica

En el trabajo que se desarrollo están presentes las tres formas de transmisión del calor conocidas: conducción, convección y radiación.

La Forma experimental de tomar los datos consiste en calentar una barra, de conductividad térmica K conocida, por uno de sus extremos y adquirir temperaturas a lo largo de la misma mediante sensores que a travésde un sistema de adquisición, envían los datos a una PC. El proceso de transmisión del calor es un fenómeno superficial.

La conducción se produce dentro de un cuerpo o dos cuerpos que estén en contacto. La convección depende del movimiento de una masa de una región del espacio a otra. La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética, como la luz del sol sin que tengaque haber materia en el espacio entre los dos cuerpos.

Conducción
Es la transferencia de calor a través de un material entre regiones que están a distinta temperatura y la dirección del flujo es siempre de la temperatura más alta a la más baja.
El fenómeno de conducción térmica se rige a través de la ley de Fourier:

Convección
La convección es la transferencia de calor por movimiento de unamasa de fluido de una región del espacio a otra. Si el flujo se debe a diferencias de densidad causadas por expansión térmica, como el ascenso del aire caliente, el proceso de llama convección natural o libre. El fenómeno de convección se rige por la ley de Newton:

Radiación
La radiación es la transferencia de calor por ondas electromagnéticas como: la luz visible, el infrarrojo y laradiación ultravioleta.
La razón de la radiación de energía de una superficie es proporcional a su área A, y aumenta rápidamente con la temperatura, según la cuarta potencia de la temperatura absoluta. La razón también depende de la naturaleza de la superficie, y un numero adimensional entre 1 y 0 llamado emisividad “e” que representa la radiación entre la razón de radiación de una superficie dada y lade un área igual de una superficie radiante ideal a la misma temperatura. Todo esto engloba la ley de Stefan-Boltzmann:

Objetivos:

• Obtener las curvas de temperatura en función del tiempo para cada uno de los sensores hasta que lleguen a la temp. de equilibrio.
• Obtener la temperatura extrapolada cuando [pic] para cada sensor.
• Obtener el perfil de temp. de la barra para elestado estacionario (es decir, obtener la función T=T(x) de la barra en el estado estacionario experimentalmente
• Calcular y graficar el coeficiente de conveccion aparente en función de la posición.
• Comparar los datos obtenidos experimentalmente del coeficiente de conveccion aparente con el obtenido de un modelo teórico.
Métodos:

Las actividades realizadas en la parte experimentalconsistieron en tomar datos (temperatura en función del tiempo) de una barra calentando por una fuente en uno de sus extremos. Se dispusieron sensores a lo largo de la barra los cuales registraban las temperaturas en distintas posiciones de la misma.

Valores Medidos:

|Sensor |Posición (mm) |
|1 |65 |
|2|95 |
|3 |153 |
|4 |212 |
|5 |291 |
|6 |359 |

Desarrollo:

• Evolución de las temperaturas en función del tiempo.

Con los datos de temperatura registradopor los sensores, se confecciono una planilla con la cual se realizaron los gráficos correspondientes a la evolución de la temperatura en función del tiempo de cada sensor.
La Extrapolación de las curvas corresponde a la ecuación:

[pic][pic][pic][pic][pic][pic]

• Grafico de la temperatura por sensores a lo largo de la barra.

[pic]
• Grafico de la temperatura ambiental:...