Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica Ingeniería Electromecánica
Laboratorio de Transferencia de Calor Gruo !"IE"!#! $%&
Informe ' ( )Convección natural * for+ada sobre una laca lana vertical sometida a un ,u-o de calor constante. Candanedo/ 0ulio !3#( Lee/ 0uan 4#5 6avarro/ 7icente !813
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Introducción La conv convec ecci ción ón es una una de las las tres tres form formas as de tra transf nsfer erenc encia ia de cal calor or y y se cara caract cter eriz iza a porq porque ue se prod produc uce e por por medi medio o de un uido (líqu (líquido ido o gas) gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas temperaturas.. La convección se prod produc uce e única únicame ment nte e por por medi medio o de mate materi rial ales es,, la evap evapor orac ació ión n del del agua agua o uidos uidos.. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del uido, por ejemplo al trasegar el uido por medio de !om!as o al calentar agua en una cacerola, la que est" en contacto con la parte de a!ajo de la cacerola se mueve #acia arri!a, mientras que el agua que est" en la super$cie, desciende, ocupando el lugar que dejó la caliente. La transferencia de calor implica el transporte de calor en un volumen y la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas gas o o un líquido líquido.. %e incluye tam!i&n el intercam!io de energía entr entre e una una super$cie sólida sólida y y un uido o por medio de una !om!a !om!a,, un ventilador ventilador u u otro otro dispositivo mec"nico (convección mec"nica, forzada o asistida). 'n la transferencia de calor li!re o natural un uido es m"s caliente o m"s frío y en contacto con una super$cie sólida, causa una circulación de!ido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el uido. 'n el movimiento de uidos so!re una placa plana, la idrodin"mica cl"sica se limi limita ta a impo impone ner, r, como como cond condic ició ión n de cont contor orno no,, la tang tangen enci cia a del del vect vector or velocidad, mientras que la ec"nica de *luidos viscosos e+ige la condición adicional de ad#erencia al contorno de la placa, que es muc#o m"s restrictiva que la de tangencia. 'n los uidos poco viscosos, los esfuerzos tangenciales son, con frecuencia, muy inferiores a los de inercia o a los de gravedad, pero esto no autoriza a prescindir de los esfuerzos viscosos, que pueden llegar a ejerc ejercer er una inuenc inuencia ia consid considera era!le !le so!re so!re la con$g con$gurac uración ión del movimi movimient ento. o. randt randtl, l, en -/0, -/0, prop propone one que el estudi estudio o del del movimi movimient ento o de un uido uido de viscosidad peque1a, se podía asimilar al de un uido perfecto, salvo en una
capa pró+ima al contorno, de espesor d, en la que concen23.4-56 tra!a los fenómenos de fricción, y que llamó capa límite7 en el e+terior de dic#a capa, las tensiones tensiones tangencial tangenciales es son desprecia desprecia!les, !les, predominando predominando las fuerzas fuerzas de inercia so!re las de viscosidad, mientras que en el interior de la capa límite la pro+imidad del contorno #ace que el gradiente de velocidades sea muy grande y, por lo tanto, que la tensión tangencial t 8 # du dy sea tam!i&n muy grande. 'n esta situación las fuerzas de fricción son del mismo orden de magnitud que las fuerzas de inercia. 'l espesor de la capa límite puede estar comprendido entre unas pocas mol&culas y algunos milímetros, según los casos7 fuera de la capa límite se pueden uti utilizar las ecuaciones de 'ule uler o m&todos e+pe e+peri rime menta ntale les s !asa !asado dos s en las las líne líneas as y rede redes s de corr corrie ient nte, e, que que una una vez vez con$gu con$gurad radas as alrede alrededor dor del contor contorno no o per$l per$l desead deseado, o, permit permiten en o!ten o!tener er el campo de velocidades y la distri!ución de presiones correspondiente.
;b-etivos •
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*amiliarizar al estudiante con los conceptos !"sicos de convección de calor. 9!servar la inuencia de los diversos par"metros adimensionales a la #ora de estudiar la convección de calor. calor. :alcular a partir de datos e+perimentales el coe$ciente promedio de transferencia de calor por convección para el aire al analizar convección natural y forzada so!re una placa plana sometida a un ujo de calor constante.
Conclusión • •
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;os *amiliarizamos con los conceptos !"sicos de convección de calor. tilizamos un m&todo e+perimental para recolectar datos que nos permitieron permitieron llegar a encontrar el valor de la constante de transferencia de calor por convección para el aire cuando se tiene convección natural y forzada en una placa plana sometida a un ujo de calor constante.
