DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA EN SOLIDOS POROSOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA DE UN SÓLIDO POROSO DOCENTE

: ING. MIRIAN SALAS PINO

CURSO

: FENOMENOS DE TRANSPORTE

ALUMNO

: LENARD FLORES GALDOS

CODIGO

: 131626

CC.PP

: INGENIERIA PETROQUIMICA CUSCO, MAYO DE 201

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LABORATORIO DE FENOMENOS DE TRANSPORTE LABORATORIO N!03: DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA EN SOLIDOS POROSOS

MARCO TEORICO El coeficiente de conductividad calorífica (K) caracteriza la cantidad de calor necesario por metro cuadrado cuadrado para que atravesando atravesando durante la unidad del tiempo, tiempo, un metro de material homogéneo obtenga una diferencia de un grado Celsius de temperatura entre las dos caras La le de !ourier de la conducci"n de calor, establece que la rapidez de flu#o por conducci"n en un sentido dado es proporcional al gradiente de temperatura en ese sentido  al $rea normal a la direcci"n del flu#o de calor% &onde &onde el flu#o de calor se distribue en las tres direcciones dir ecciones del espacio, seg'n sean las coordenadas en que se traba#en

Q = kA

∆ T χ

&onde que es el flu#o calorífico por unidad de $rea, ∆ T es una diferencial de temperatura,  es la distancia,  es el $rea  * es la cantidad de calor de la placa En la transferencia de calor libre o natural un uido es más caliente o más frío y en contacto con una supercie sólida, causa una circulación debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el uido .

P"#$%&'() $%*(: 1+ -" /%# /%# %&) ) ))) )& %#&) %#&) ()(&'#) ()(&'#) '4"5 '4"5)) 7 '") '") %#&) %#&) &%'"#)

+aterial solido

P%## )#" +etal% presenta alto grado dea) Co Cond nduc ucti tivi vida dadd termica b) Conductividad

.o metal% presenta presenta ba#o o nulo grado grado dea) Co Cond nduc ucti tivi vida dadd eléctrica b) Conductividad





2+ C5 (5( (5( ( (&'( (&'(  # ()(&'# ()(&'# ("## ("##"" # %& '% *&" *&", , &8"5# (%5#&'( )% #)-#)" 3+ C5 )5& )5&%7# %7# # 8%9 8%9 '4"5 '4"5 #& # # ()(&'#, ()(&'#, &8"5# &8"5# (%5#& (%5#&'( '( )% #)-#)" + C5 (%5#&'( (%5#&'( # ;"#( ;"#( #<'#"&( #<'#"&( # '"(&)8#"#& '"(&)8#"#&( ( =(( =(( # ("# &8"5# &8"5# (%5#&'( # #)-#)" # ()(&'#> P(&'#(5#&' # -"#5( La conducci"n a través de materiales solidos depende de la su constante de conductividad térmica (*)  esta varía dependiendo a la temperatura de allí la interrogante /Cu$nto es la conductividad térmica de un material de construcci"n0 •

•

La convecci"n es una forma de transferencia de calor calor mediante el movimiento o agitaci"n que en este caso caso se dar$ entra un etremo del bloque bloque  el ambiente para lo cual hallaremos hallaremos el valor h para para el material usado

?%)'8(@& 1ara este efecto de calcular calcular la a constante de conductividad conductividad térmica se har$ uso •

de la ecuaci"n •

q =−k

dt dy

le de !ourier para la conductividad de calor calor

1ara el caso del factor de convecci"n se utilizara la ecuaci"n de la le de enfriamiento de ne2ton q =−h (t −ta )

M('#"(#) 7 #/%-) •

3erm"metro

•

4ernier

•

cronometro

•

re"stato voltímetro

•

amperímetro

•

pared solida solida de material semi semi poroso





5nstalar el sistema seg'n indica el docente Colocar la resistencia en el punto medio entre las paredes paredes Conectar el el sistema eléctrico tomando los los datos de intensidad intensidad  volta#e 3omar 3omar los datos de de temperatura temperatura tiempo hasta hasta que el sistema sistema llegue a estado estacionario

D(') 3iempo (min)

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Chart Title 75 $5

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El an$lisis de la conducci"n del calor se har$ en la mitad de la placa la es decir el calor se tendr$ que ser dividida por dos Q Q= A

Q=

Q=

I ∗V A

( 0,12 A∗14 V )/ 2 0,0203 m

Q = 40,37 w / m

@allando la conductividad calorífica dela placa de construcci"n para lo cual como los term"metros estaban mu #untos asumimos que la diferencia de temperatura es de 6Ac Q =−kA k = k =

Δt x

Qx ΔTA ΔTA 40,37 w / m∗0,032 m 273.3 k ∗0,0203 m

2

k =0.2328

5 

Btilizando la ecuaci"n de enfriamiento de ne2ton hallamos h que es el factor de convecci"n q = h ( t −ta )





h=

40,37 w / m

( 273.3 ) k

h =0.1477 w /( m k )

D)%)@& # "#)%'() La conductividad calorífica para el material poroso que es este caso en material de 2 construcci"n es de k =0.2328  m  es relativamente alto comparado con lo dela teoría que se puede ver en la tabla inferior esto producto a que se tuvo problemas al ubicar los term"metros adem$s estos estaban ligeramente #untos% +ientras que el factor de convecci"n resulto de 0.1477 w /( m k ) en este resultado tubo influencia el sistema eléctrico que estaba #unto al sistema que se calent"  aumento la temperatura en la zona de traba#o% C&%)@&: @aciendo una comparaci"n con los materiales met$licos  solidos con ba#a porosidad estos presentan una maor conductividad térmica, que los materiales porosos es decir mientras un material sea m$s poroso este tendr$ un comportamiento aislante  por otro lado cuando un material presente menos porosidad este tendr$ un maor conductividad como se puede observar el siguiente tabla

1FG15E&&EH 3IF+5CH &E +3EF5LEH &E CG.H3FBCC5J.  5HL.3EH

+aterial

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cero gua ire lpaca luminio mianto

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rena seca sfalto aldosas cer$micas aquelita itumen asf$ltico loques cer$micos ronce Carb"n (antracita) Cart"n Cemento (duro) Cinc Cobre Corcho (epandido) Corcho (tableros) Espuma de poliuretano Espuma de vidrio EstaMo !ibra de vidrio !undici"n Nlicerina Noma dura

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Ladrillo de circonio Ladrillo de magnesita Ladrillo de mampostería Ladrillo de sílice Lana de vidrio Lat"n Lin"leo Litio +adera +adera de abedul +adera de alerce +adera de arce +adera de chopo +adera de fresno +adera de haa +adera de haa blanca +adera de pino +adera de pino blanco +adera de roble +$rmol

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.íquel Gro 1izarra 1lacas de eso 1lata 1leigl$s 1lomo 1oli estireno 1orcelana Herrín 3ierra de diatomeas 3e#as cer$micas 4ermiculita epandida 4ermiculita suelta 4idrio eso

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