Universidad Nacional Autónoma Autónoma de México Facultad de Química
Laboratorio de Ingeniería Química II Práctica 5 Convección forzada en una barra sólida Integrantes de Equipo
- Fortunatt Martinez ector !mar "#ortunatt$%%&gmail'com( "#or tunatt$%%&gmail'com( - )uiz )amos !mar Alonso "omarruiz'i*&gmail'com( "omarruiz'i*&gmail'com( - +,ncez )odríguez Ad,n "adan's'rodriguez&gmail'com(
Grupo 14
.ro#esor/ +ergio Adri,n 0arcía 0onz,lez
Introducción
1n esta 2r,ctica seguiremos analizando mecanismos de intercambio de calor' 1n la 2r,ctica 2asada analizamos un sistema de convección natural' 1sta vez analizaremos el caso de la convección #orzada3 la di#erencia este ambas3 es *ue ésta est, sometida a una corriente de aire con una velocidad3 esto aumenta la trans#erencia de calor3 debido a *ue existe un ma4or #lu5o de aire en la su2er#icie de la barra *ue 2uede 6llevarse7 m,s calor de esta *ue con la convección natural' 1studiaremos como a#ecta la velocidad del #luido "aire en este caso( en la trans#erencia de calor' Así como en *ue 2unto alcanza la ca2a límite3 es decir3 el m,ximo de calor *ue 2uede transmitir sin im2ortar la velocidad del 2rimero' La ca2a límite o ca2a #ronteriza de un #luido es la zona donde el movimiento de este es 2erturbado 2or la 2resencia de un sólido con el *ue est, en contacto' La ca2a límite se entiende como a*uella en la *ue la velocidad del #luido res2ecto al sólido en movimiento varía desde cero asta el 889 de la velocidad de la corriente no 2erturbada' :iéndolo gr,#icamente
La ca2a límite es la 2elícula *ue est, en contacto con la su2er#icie del sólido3 4 2odríamos decir *ue es a#ectada 2or la #ricción entre ambos3 así *ue des2ués de
este 2unto3 2or m,s *ue aumentemos la velocidad del aire3 esta no cambiar, en la su2er#icie del ob5eto3 manteniendo la trans#erencia de calor constante' Diagraa del equipo epleado
1sta vez em2learemos un e*ui2o de convección de calor de #lu5o cruzado "2lint('
!etodolog"a
1l e*ui2o tiene una v,lvula de com2uerta3 cu4a graduación est, en 2orcenta5e de a2ertura' La abriremos en los siguientes valores/ ;%93 <%93 =%93 >%93 ?%93 8%9 4 @%%9 .ara esto3 calentaremos una barra de cobra usando un solenoide3 con el #in de tener un control de tem2eratura lo mas 2reciso 2osible' Usando un termo 2ar mediremos en m: la 6tem2eratura7 del tubo3 comenzando en ;'; m:3 luego encenderemos el e*ui2o 4 de5aremos *ue este ba5e a %';$ mv' 1ste 2roceso se re2etir, con cada 2orcenta5e de a2ertura3 midiendo la velocidad del aire en el sistema'
.osteriormente convertiremos los datos de di#erencia de 2otencial a tem2eratura3 4 2osteriormente a alor trans#erido 4 ental2ías' #esultados e$perientales
Babla @ Ci#erencia de 2otencial vs tiem2o
%nálisis de resultados Babla ; obtención de gradientes3 usando el #actor de conversión
∆ T =
∆ V (mV ) 0.04
ln"EBmaxEBmin(
Babla D
Una vez *ue tenemos la tabla D3 gra#icamos ln"EBmaxEBmin( :s tiem2o 0r,#ica @
on las 2endientes obtenidas en cada re2etición llenaremos la siguiente tabla 2ara 2oder encontrar 4 Q Babla <
Conde h=
m∗0.1065∗308 0.0057
Q =V ∗0.12
2
.osteriormente gra#icamos los valores de :s : 0r,#ica ;
Cuestionario
@ 0r,#ica D
.odemos a2reciar en la gr,#ica ;3 *ue a2artir de los ;% ms3 la trans#erencia se est, aciendo mas orizontal3 es decir3 casi no cambia' Así *ue dado este com2ortamiento3 2odemos decir *ue la ca2a límite comienza alrededor de los ;$ ms3 4 *ue la ma4or cantidad de calor *ue 2uede trans#erir des2ués de este 2unto ronda alrededor de los %'D Gatts' Conclusiones
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1l conocer 2ro2iedades como la ca2a límite nos 2ermitir, diseHar de la #orma m,s e#iciente 2osible los e*ui2os3 2uesto *ue sabremos asta *ué 2unto es til 2oner energía en estos 2rocesos3 4a *ue llegar, el 2unto en *ue no cambiar, 2or m,s *ue aumentemos la velocidad' Los 2rocesos de convección #orzada son ideales cuando *ueremos cambios de tem2eratura mas bruscos3 teniendo adem,s3 la venta5a de 2oder dirigir a donde se ir, el calor des2rendido de los ob5etos3 2ero siendo mas económicos *ue los intercambiadores de calor con #luidos'
; :er gr,#ica @ D La ra2idez de en#riamiento durante los 2rimero $% segundos es mu4 alta3 des2ués de eso3 se nota un cambio en la 2endiente' )es2ecto al tiem2o en *ue la ra2idez se vuelve asintótica3 es di#ícil de decir3 4a *ue no tenemos un com2ortamiento así3 2ero segn el com2ortamiento3 2odemos in#erir *ue a 2artir de los $%% segundos3 la ra2idez se volver, asintótica3 al menos en el caso de la a2ertura de ;%93 mientras *ue en las dem,s3 comenzaría a 2artir de los D%% segundos' 1l tiem2o necesario 2ara *ue la barra alcance los D%J es a2roximadamente $% segundos' < +egn la tabla <3 el calor varía segn el 2orcenta5e de a2ertura' "ver tabla <(
