Lab2 Transfer

 

“CONDUCCIÓN DE CALOR

CONTENIDO

................. .................. .................. .................. ................. ................. ........................................3 ...............................3 1. INTRODUCCIÓN........ 2. OBJETIVOS.......................................................................................................4

3.

MARCO T TE EÓRICO.............................................................................................5 1. Ecuaci Ecuación ón gen genera erall de la con conduc ducció ción.. n.... ..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .....6 ..6 Conducción transitoria sin resistencia interna......... interna.................. .................. .................. .................. ................8 .......8 Soluciones tabuladas de conducción con rég régimen imen Transitorio........... Transitorio..........................9 ...............9 Ley de Fourier......... Fourier.................. .................. .................. ................. ................. .................. .............................................10 ....................................10 4. LABORATORIO......... .................. .................. .................. .................. ................. ................. .................. .................................15 ........................15 1. MATE MATERIA RIALES. LES..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........1 ....155 2. PROCED PROCEDIMIE IMIENTO.. NTO...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ....... ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............ ............ ............1 ......155 3. DATOS. DATOS..... ........ ....... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ....... ........ ........ ........ ........ ......... ........... ............ ............ .......16 .16 4. ANÁLI ANÁLISIS SIS DE RESULTADOS. RESULTADOS..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ..........18 ....18 5. CONCLUSIONES.............................................................................................23 6. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................24

1

 

RESUMEN En esta esta prác práctitica ca se po podr drá á ob obse serv rvar ar y expe experi rime ment ntal alme ment nte e el fenó fenóme meno no de conducción conducc ión de calor en régimen transi transitorio torio en paredes planas; para esta práctica de laboratorio laboratorio se utilizar utilizaran an dos lamina laminass de acero cold rolled calibre 18 AISI 1010; las laminas serán puestas en un horno eléctrico una en posición vertical y la otra en posición horizontal, hasta que las laminas y el horno alcancen una ttemperatura emperatura de 520 °C. Después de ser retiradas de horno las láminas se colocaran en dos soportes que perm pe rmititir irán án qu que e las las lámi lámina nass cont contin inúe úen n en la mism misma a po posi sici ción ón en la qu que e se encontraban en el horno y se dará comienzo a la toma de lecturas de las dos laminas cada 15 segundos, después de la lectura numero cuarenta se procederá a realizar lecturas cada 30 segundos hasta que la temperatura de las dos laminas sea la misma. Posteriormente se procederá a analizar los datos.

2

 

1. INT INTRO RODUC DUCCIÓ CIÓN N En nue nuest stra ra v vid ida a diar diaria ia n nos os e enc ncon ontr tram amos os n nos os e enc ncon ontr tram amos os co con n problemas térmicos de régimen transitorio, pero en la mayoría de las ocasiones los los pasamos por desaperci desapercibidos, bidos, por ejempl ejemplo o cuando se sa saca ca un po pollo llo del ho horn rno o des despu pués és de ha haber berlo lo co cocin cinado ado inmed inmediat iatam ament ente e se empieza a enfriar, transcurrido un Δt la superficie del pollo se encuentra a un una a temp temper erat atur ura, a, si sin n em emba barg rgo o en su inte interi rior or la te temp mper erat atur ura a es diferente, este fenómeno ocurre por la interacción entre el pollo y el medio que lo rodea, por lo general en la vida real la temperatura de un cuerpo varía en función del tiempo, el calor es transferido del cuerpo hacia ha cia el flu fluid ido o cir circun cunda dante nte co como mo co conse nsecue cuenci ncia a de un grad gradien iente te de temperatura lo que hace que la temperatura en la superficie disminuya, a su ve vez z en entr tre e la su supe perf rfic icie ie y el inte interi rior or de dell so soli lido do se gene genera ra otro otro gradiente de temperatura lo que hace que se inicie la conducción de calor desde el centro del solido hacia la superficie exterior del mismo, el anál an ális isis is de es esto tos s fe fenó nóme meno nos s lo po pode demo mos s real realiz izar ar en di dife fere rent ntes es direcciones decir si solo queremos analizar como varia la temperatura de un sólido en una dirección x determinada estaremos realizando un análisis unidimensional por qué no consideramos las otras direcciones de la temperatura, ahora consideremos que el análisis de la temperatura es visto tanto en el eje x como en el eje y extremos analizando dos dimensiones, la forma analítica de enfrentar un problema de este tipo en tr tre es dimen ensi sio ones se vuel elv ve te ted diosa iosa,, exten xtens sa y en oca casi sio ones extremadamente extremad amente difícil de resolver, es por esa razón princip principalmente almente que se ha han n est estud udiad iado o e imp imple lemen mentad tado o sof softwa tware re numé numéri ricos cos enc encar argad gados os esencialmente a analizar este tipo de fenómenos. Para resolver los problemas de régimen transitorio deforma analítica es necesario tener en cuenta varios conceptos como el número de Biot las funciones Bessel, coeficiente de transferencia de calor y conductividad térmica del elemento, el termino nuevo utilizado es el numero de Biot

3

 

por lo tanto se cita en el libro de transferencia de calor edición tercera que lo define como. El número de Biot es la razón de la transferencia interna en un cuerpo a la co cond nduc ucci ción ón de ca calo lorr co con n resp respec ecto to a su resi resist sten enci cia a ex exte tern rna a a la convección de calor, es decir un número de Biot pequeño representa poca resistencia a la conducción del calor y a su vez pocos gradientes de temperatura en el interior del sólido.

2. OBJETIVOS General: Determinar la razón de la perdida de calor en los cuerpos a analizar.

Específicos: Observa Obs ervarr el fen fenóme ómeno no de pér pérdid dida a de cal calor or en los cuerpo cuerposs ten teniend iendo o en •

cuenta cual lo pierde con mayor rapidez acorde a su posición. •

Determ Det ermina inarr a qué se deb debe e la est estabi abiliz lizaci ación ón de las tempe temperat raturas uras en las placas pla cas y por qué no des descie cienden nden hast hasta a una tempe temperat ratura ura inferior inferior a la del ambiente.

•

Hallar la ecuación que me permita conocer la temperatura en cualquier  parte de las placas para cualquier tiempo.

4

 

1. MARCO TEÓRICO El Calor es una forma de energía de la que están dotados todos los cuerpos y que aumenta o disminuye con la pérdida de energía térmica, si bien el cuerpo no pierde nunca la totalidad de su calor por muy frío que llegue a estar, ya que para ello debería alcanzar (-273.15°C), que en la práctica es inalcanzable. Cuando se calienta un objeto las moléculas que lo componen absorben energía térmica, y esto hace que en el caso de los sólidos las vibracio vibraciones nes de dichas moléculas sean más intensas, y en el de líquido y gases las moléculas se muevan con mayor  ve velo loci cida dad; d; esto esto impl implic ica, a, en los gas gases, es, un aume aument nto o de la pre presi sión ón a volu volume men n constante, constan te, o un aumento del volumen volumen cuando la presión es fija. Asimi Asimismo, smo, puede producirse el intercambio de energía térmica entre dos cuerpos que no estén en contacto, pero que se encuentren a temperaturas distintas. Esto es posible gracias a que la energía térmica puede irradiarse por el espacio y producir efectos de resonancia con los átomos que vibren con frecuencias similares a la suya. La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos y moléculas individuales de una sustancia. Cuando se agrega calor a una sustancia, sus átomos o moléculas se mueven más rápido y su temperatura se eleva, o viceversa. Cuando dos cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto entre sí, se produce una transferencia de calor desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temp temperatura eratura La transferenci transferencia a de calor es un proceso de transpo transporte rte que 5

 

prácticamente se encontrará presente en todas las operaciones unitarias, ya sea aplicando calor, retirándolo o controlando la energía interna del flujo de material. Mantener la temperatura constante es alguna de las operaciones unitarias de las que se com compon pone e el pr proce oceso so de tr trans ansfo form rmaci ación ón de ma mate teri rial ales es lllleg ega a a se serr tan tan importante como la adición de algún coadyuvante del proceso e incluso una limitante para la consecución del producto o pérdida de este.

1. Ec Ecua uaci ción ón g gen ener eral al d dee la con condu ducci cción ón

El problema general de la conducción de calor en un cerramiento consiste en determinar su temperatura para cada punto y cada instante, partiendo de una temperatura inicial y de las condiciones del entorno conocidas, basándonos en sus características geométricas y sus propiedades físicas. La ecuación de la conducción es una expresión matemática de la conservación de la energía en una sustancia sólida, y se obtiene realizando un balance de la energ ene rgía ía en un elem element ento o de vo volu lume men n de ma mate teri rial al qu que e in inte terca rcamb mbia ia calo calorr por  por  conducción por las superficies en contacto con el medio adyacente y acumula calor en su masa. No se ha considerado en este trabajo la posibilidad que se pueda generar energía dentro del material por otras causas. La transmisión de calor por conducción Qc, por unidad de tiempo y superficie, está relacionada con la distribución de temperaturas mediante la ley de Fourier:

Ec. 3.1

Qc=λdTdx 

[W/m2]

La acumulación de calor  qa por unidad de masa M está en relación directa con el incremento de temperatura del material y la propiedad física denominada calor  específico g [J/Kg ºK], definida como la cantidad de energía necesaria para incrementar 1ºK una masa de 1Kg, según la siguiente relación: Ec. 3.2 

[J]  6

 

1

 

[

Fig. 3.1 Conducción y acumulación de calor en una rodaja finita de espesor Dx 2

Es conveniente conveniente derivar esta ecuación para compatibi compatibilizarl lizarla a con la Ley de Fourier, considerando conside rando que la masa depende de la densida densidad d D [Kg/m [Kg/m3], 3], que el volume volumen n se puede expresar como el área A del cerramiento por el espesor Dx de la capa considerada, determinando el flujo de acumulación Qa en función de la velocidad de la variación de la temperatura: Ec. 3.3

 

[W/m2 ºK] Si consideramos una capa de espesor Dx, se verificará que el flujo de calor que penetra por la cara (x) es igual al calor que sale por la cara (x+Dx) mas el calor acumulado en la masa de espesor Dx, de forma que se conserve la cantidad de energía: Ec. 3.4

1 http://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/ambiente/antesol/TESIS/cap3.pdf  2

7

 

 

Conducción transitoria sin resistencia interna. Un procedimiento para simplificar la solución es considerar que el sólido pueda vari variar ar su temp temper erat atur ura, a, pe pero ro que que todo todo su inte interi rior or se en encu cuen entr tre e a la mism misma a temperatura, temper atura, debido a que su resistencia interna interna sea nula o desprec despreciable, iable, por ser  su subst bstanc ancia iass mu muyy con condu duct ctora oras, s, co como mo lo loss me meta tale les, s, o el caso caso de recip recipie ient ntes es conteniendo líquidos con convección que homogenice su temperatura. Se supone que el flfluj ujo o de ca calo lorr tr tran ansm smititid ido o po porr su su super perfifici cie e es ap aport ortado ado po porr el ca calor  lor  resistencia ncia superficial  superficial  1/h, acumulado, y que dicho flujo está limitado por una resiste genera gen eralm lment ente e pr prop oporc orcio iona nada da por la co conv nvecc ecció ión n de un flflui uido do qu que e lo ro rode dea a a temperatura constante T¥. Para Pa ra com compr proba obarr qu que e la re resi sist stenc encia ia in inte teri rior or es de despr spreci eciab able le se rec recur urre re a un coeficiente coefic iente adimen adimensional sional denomi denominado nado nú núme mero ro de Biot  Biot  Bi, qu que e re rela laci cion ona a la resistencia superficial con la resistencia interna, y cuyo valor debe ser muy inferior  a la unidad. En este caso se conoce que si Bi<0.1 el error será inferior del 5%, aunque es deseable que Bi sea lo menor posible. Ec. 3.12 

El términ término o L represen representa ta la longitud característica del cuerpo, que depende de su geometría suelelaestar en el caso deárea sólidos de forma considera Lycomo razóntabulado, entre su yvolumen superficial V y su As:irregular se Ec. 3.13

8

 

El flujo total de calor  W que cede el cuerpo en un instante (t) será función de su velocidad de enfriamiento e igual al calor cedido a través de su superficie debido la diferencia DT(t) entre la temperatura T(t) del sólido en dicho instante y el fluido T¥, de manera que:3 Ec. 3.14

Soluciones tabuladas de conducción con régimen Transitorio.   En el caso de geometrías simples han podido obtene obtenerse rse soluci soluciones ones analíticas de la expresión general de la ecuación en régimen transitorio, y que figuran en las referencias. referenc ias. Estas soluciones conside consideran ran un cambio brusco de la temperatur temperatura a del 3 http://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/ambiente/antesol/TESIS/cap3.pdf  9

 

fluido que rodea el sólido, es cual transfiere calor por convección. Las formas geométricas que tiene más interés, por su uso en intercambiadores de calor, son: Placa de superficie infinita de espesor 2L Cilindro macizo de longitud infinita y radio r. Esfera maciza de radio r. También se han tabulado soluciones para problemas de transmisión de calor de • • •

geomet geo metría rías s bi y tri tridim dimensi ensiona onales les, medi sól sólido idoss con mediant ante e coefi coefici cien ente tess qu que e lo loss asimilan a casos antes solucionados: Cilindro semi infinito y finito Placa infinita con borde y esquina. Barra prismática infinita, semi infinita, y prisma finito. Sólido infinito con esquina con 2 y 3 caras, etc. • • •

•

Ley de Fourier  Sea J la densidad de corriente de energía (energía por unidad de área y por  unidad de tiempo), que se establece en la barra debido a la diferencia de temperaturas entre dos puntos de la misma. La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía J y el gradiente de temperatura.

Siendo K una constante característica del material denominada conductividad térmica.

Consideremos un elemento de la barra de longitud dx y sección S. La energía que entra en el elemento de volumen en la unidad de tiempo es JS, y la que sale es 10

 

J’S. La energía del elemento cambia, en la unidad de tiempo, en una cantidad igual a la diferencia entre el flujo entrante y el flujo saliente.

Esta energía, se emplea en cambiar la temperatura del elemento. La cantidad de energía absorbida o cedida (en la unidad de tiempo) por el elemento es igual al producto de la masa de dicho elemento por el calor específico y por la variación de temperatura.

Igualando ambas expresiones, y teniendo en cuenta la ley de Fourier, se obtiene la ecuación diferencial que describe la conducción térmica

  Solución analítica Supongamos una barra metálica de longitud L, conectada por sus extremos a dos focos de calor a temperaturas Ta y Tb respectivamente. Sea T0 la temperatura inicial de la barra cuando se conectan los focos a los extremos de la barra.

Al cabo de cierto tiempo, teóricamente infinito, que en la práctica depende del tipo de material que empleamos, se establece un estado estacionario en el que la temperatura de cada punto de la barra b arra no varía con el tiempo. Dicho estado está caracterizado por un flujo J constante de energía. La ley de Fourier establece que la temperatura variará linealmente con la distancia x al origen de la barra.

11

 

Para describir el estado transitorio buscamos una solución de la forma T(x, t)=F(x)·G(t), variables separadas

El signo negativo asegura el carácter transitorio. Integramos la primera ecuación diferencial

Integramos la segunda ecuación diferencial

Es una ecuación diferencial similar a la de un MAS MAS,, cuya solución es a·sen(ωr+δ) La temperatura en cualquier punto x a lo largo de la barra, en un instante determinado, T(x, t) es la solución de la ecuación diferencial, que es una combinación de dos términos, la que corresponde al régimen permanente más la del régimen transitorio.

Condiciones de contorno •

•

En x=0, T(0, t)=Ta, temperatura fija del extremo izquierdo de la barra

En x=L, T(L, t)=Tb, temperatura fija del extremo derecho de la barra 12

 

El régimen variable general de temperaturas de la barra es

Distribución inicial de temperaturas Solamente, queda por determinar los coeficientes an, identificando esta solución con la distribución inicial de temperaturas en la barra T(x, 0)=T0 en el instante t=0.

La temperatura en cualquier punto de la barra x, en un instante t, se compone de la suma de un término proporcional a x, y de una serie rápidamente convergente que describe el estado transitorio.

El valor de α=K/(ρc) nos da una medida de la rapidez con la que el sistema alcanza el estado estacionario. Cuanto mayor sea α antes se alcanza el estado estacionario

13

 

1. LA LABO BORA RATO TORI RIO O

1. MATERIALES 1 cronómetro 2 bases de madera 1 Horno eléctrico 1 termómetros de mercurio (0°a 100°C) para medir la temperatura ambiente 2 laminas de acero cold rolled AISI 1010 calibre 18 de 10 x 10 cm 1 Par de guantes de carnaza •

•

•

•

•

•

•

1 termómetro óptico.

1. PROCEDI DIM MIENTO •

Medir las dos láminas de acero

•

Colocar las láminas en el horno, una en posición vertical y la otra en posición horizontal.

•

•

Esperar a que las láminas alcancen una temperatura de 520 °C y retirarlas del horno. Colocar las láminas de acero en las bases correspondientes para que conserven la posición en la que estaban dentro del horno.

•

Realizar medición y el registro de la temperatura cada 15 segundos en hasta que las laminas se encuentren a la misma temperatura.

•

Elaborar el informe.

14

 

1. DATOS. Tabla 1. Datos obtenidos. LAMINA COLOCADA DE

LAMINA COLOCADA DE

MANERA VERTICAL

MANERA HORIZONTAL

  1 2 3 4 5 6 7 8 9

o

T

t

en seg

o

h

320,0 290,6 262,0 248,0 220,0 209,0 193,2 183,4 166,0

0 15 30 45 60 75 90 105 120

0,00 414,87 431,74 367,50 406,78 370,64 366,93 347,66 360,16

10 157,6

135

346,26

11 148,2

150

339,66

12 139,8

165

333,12

13 130,8

180

331,02

14 125,0

195

321,82

15 117,8

210

318,74

16 108,6

225

323,25

17 104,8

240

313,73

18

98,8

255

312,06

19

95,8

270

303,09

20

92,0

285

297,61

21

86,4

300

298,34

22

82,6

315

294,91

23 24

77,4 75,2

330 345

296,58 290,15

T

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4

15

t

en seg

h

320,0 302,0 270,2 250,0 226,0 218,0 198,2 186,4 172,6

0 15 30 45 60 75 90 105 120

0,00 248,96 364,87 355,83 377,22 333,46 348,01 337,31 338,21

161,8

135

333,02

153,6

150

323,33

148,6

165

307,66

137,6

180

311,46

128,6

195

311,62

122,4

210

305,87

118,6

225

295,36

112,0

240

293,85

106,8

255

289,93

101,8

270

286,66

97,2

285

283,40

92,8

300

280,59

90,2

315

273,92

84,2 79,4

330 345

277,10 278,00

 

25

71,4

360

289,34

26

68,6

375

286,23

27

65,1

390

286,02

28

63,9

405

279,17

29

60,4

420

280,25

30

59,2

435

274,44

31

56,2

450

275,08

32

55,0

465

270,19

33

52,6

480

269,84

34

51,2

495

266,49

35

49,6

510

264,23

36

2 5 2 6 2 7

77,4

360

271,86

73,6

375

271,41

71,6

390

266,52

2 8 68,8 405 264,45 2 9 66,6 420 261,21 3 0 64,0 435 259,62 3 1 60,2 450 262,18 3 2 59,0 465 257,34 3 3 57,4 480 254,13 3 4 55,8 495 251,31 3 5 55,2 510 245,74 3 6 53,8 525 242,95 LAMINA COLOCADA DE MANERA HORIZONTAL

49,0 525 258,78 LAMINA COLOCADA DE MANERA VERTICAL

37

47,2

540

257,95

37

51,2

540

244,28

38 39 40

45,8 44,2 43,0

555 570 585

256,04 255,22 253,23

38 39 40

49,6 47,0 43,6

555 585 615

242,81 238,78 238,69

41

41,4

615

246,95

41

42,2

645

232,52

42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

39,4 37,2 35,6 34,2 33,6 32,2 31,4 30,4 29,8 28,6 28,4 27,2

645 675 705 735 765 795 825 855 885 915 945 975

243,24 241,38 237,92 234,38 227,87 225,65 221,20 218,24 213,79 212,86 207,14 207,15

42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

40,2 675 38,4 705 37,4 735 36,6 765 35,6 795 33,4 825 32,8 855 30,8 885 30,0 915 30,0 945 28,8 975 27,6 1005

229,39 226,33 220,90 215,28 210,99 212,14 207,21 208,95 205,82 199,28 198,77 198,83

54 55

26,8 1005 26,2 1035

203,18 200,67

54 55

26,6 1035 26,0 1065

198,40 196,16

16

 

56 57 58 59 60

25,2 25,0 24,4 24,2 24,0

1065 1095 1125 1155 1185

200,95 196,67 195,18 191,39 187,81

56 57 58 59 60

25,4 25,2 24,2 24,0 23,6

1095 1125 1155 1185 1215

194,24 190,23 191,39 187,81 185,76

61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

23,8 23,4 23,0 22,8 22,6 22,6 22,4 22,0 22,0 21,6 21,6 20,8

1215 1245 1275 1305 1335 1365 1395 1425 1455 1485 1515 1545

184,45 182,59 180,97 178,16 175,53 171,67 169,33 168,53 165,06 164,57 161,31 164,28

61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

23,6 22,8 22,6 22,4 21,8 21,8 21,6 21,6 21,2 20,8 20,4

1245 1275 1305 1335 1365 1395 1425 1455 1485 1515 1545

181,28 182,36 179,56 176,94 177,46 173,65 171,50 167,96 167,62 167,53 167,73

73

20,4 1575

164,53

2. AN ANÁL ÁLIS ISIS IS DE RESU RESULT LTAD ADOS OS

Sistemas concentrados

Se supondrá queenel las análisis de permanece sistemas concentrados es aplicable, de modo que la temperatura placas uniforme dentro del cuerpo en todo momento y solo cambia con el tiempo, T = T(t). Durante un intervalo diferencial de tiempo, dt, la temperatura del cuerpo se eleva en una cantidad diferencial dT. Un balance de energía de las placas para el intervalo de tiempo dt se puede expresar como. transferencia de calor hacia el cuerpo durante dt=el incrementoen la energia del cuerpo durante dt

O bien hAsT∞- Tdt=mCPdT 17

 

Dado que m = ρV y dT = dT∞- T, puest Dado puesto o que T∞ = cons constan tante, te, la ecu ecuaci ación ón se puede reacomodar como. d T- T∞T- T∞= - hASρVCP dt

Al integrar desde t = 0, en el cual T = T i, has hasta ta cua cualqu lquier ier instante instante t, en el cual T = T(t), lnTt- T∞Ti – T∞= - hASρVCPt

Al tomar el exponencial de ambos miembros y reacomodar, se obtiene Tt- T∞Ti – T∞= e-bt   Donde b=hASρVCP Reemplazando con los datos obtenidos Tt- T∞Ti – T∞= e-bt 49,6- 16320-16= e-b510seg 21190= e-b*510seg Aplicando logaritmo a ambos lados del igual queda ln21190= -b*510seg -2,2025= -b*510seg

Despejando b b= 2,2025510seg b=0,0043186 1seg

Donde 18

 

b= hASρVCP

Despegando h h=bρVCPAS=bρLcCP Donde Lc es el espesor de la placa, reemplazando h=0,0043186 1seg*7832kgm3* 0,018m*434kJkg °C

Finalmente h será h=264,2293 Wm2°C

Determinando de esta misma manera para cada uno de los instantes (cada 15 seg) en los que se tomo el valor de temperatura superficial, el valor de la “h”, mostrado en las tablas de datos para cada una de la columna.

En base a esto se tomo el valor promedio de h en cada uno de los instantes en lo cual nos resultado los siguientes valores:

Lamina vertical h=259,08 Wm2°C Lamina horizontal h=246,47 Wm2°C

Siendo esto razonable ya que se observo que la temperatura de la lamina colocada verticalmente descendió con más rapidez que la temperatura de la la lami mina na co colo loca cada da horiz horizon onta talm lment ente. e. Como Como se mu muest estra ra a con contitinu nuaci ación ón en lo loss siguientes gráficos de temperatura versus tiempo. 19

 

Se determina la razón de transf transferencia erencia de calor por convecc convección ión entre el cuerpo y su medio ambiente en ese tiempo a partir de la ley de Newton del enfriamiento como. Qt=hASTt- T∞

Qt=264,2293 Wm2°C*0,101m*0,080m49,6°C- 16°C Qt=71,7351 W

La cantidad total de transferencia de calor entre la placa y el medio circulante duranteen el el intervalo desde tiempode delat placa: = 0 hasta t (510seg) es simplemente el cambio contenido de energía

Q=mCP Tt- T∞

Q=1,14kg* 434kJkg °C*49,6°C-320°C

Q= -133 783,104 kJ

La cantidad total de transferencia de calor llega a su límite superior cuando el cuerpo cuer po alcanza alcanza la tem tempera peratur tura a T∞ (16 (16°C) °C) del medio circul circulant ante. e. Por lo tan tanto, to, la transferencia de calor máxima entre el cuerpo y sus alrededores es

Q=mCP T∞- Ti

Qmax=1,14kg* 434kJkg °C* 16°C-320°C 20

 

Qmax=150 407,04 kJ

2. CO CONC NCLU LUSI SION ONES ES

•

•

•

La dife difere renc ncia ia de los los va valo lore ress ob obte teni nido doss de coef coefic icie ient nte e conv convec ectitivo vo de transferencia de calor “h” para cada una de las láminas es muy pequeña ya que esta estaban ban sien siendo do enfr enfria iada dass en el mism mismo o re reci cint nto, o, con con te temp mper erat atura ura ambi am bien ente te ig igua uale less pa para ra am ambas bas lám lámina inas, s, esta dif difer erenc encia ia se de debe be a la facilidad con que la posición de las láminas deja fluir el aire. Dados los resul Dados resultad tados os de “h” obt obteni enidos dos es may mayor or el de la placa puesta puesta a enfriar verticalmente que la de la placa puesta a enfriar horizontalmente, ya que su temperatura descendió más rápido. La temperatura de la superficie de un material en sistemas transitorios depende de la función exponencial de las constantes propias del material analizado; analiza do; tales como: h, densida densidad, d, calor especí específico fico y las dimension dimensiones es del material, y del tiempo transcurrido.

21

 

1. BI BIBL BLIO IOGR GRAF AFÍA ÍA

1. COM COMPOR PORTAM TAMIEN IENTO TO TÉRMIC TÉRMICO O DE CERRAM CERRAMIEN IENTOS TOS SO SOLEAD LEADOS OS Dr. Manuel Martin Monroy. Universidad de las palmas de gran Canaria. 10 de noviembre de 1995.  http://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/ambiente/antesol/TESIS/cap3.pdf 

22

 

2. TRA TRANSF NSFEREN ERENCIA CIA DE C CALO ALOR R Y MASA MASA.. Yun Yunus us a. Cenge Cengel,l, Mc G Graw raw Hi Hillll tercera edición .

23