Descripción: Informe de laboratorio acerca de la Transmisión de calor en régimen No estacionario, así como la determinación de las Propiedades térmica...
LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR II PRÁCTICA N° 6 TÍTULO: CONDUCCIÓN DE CALO…Descripción completa
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PRÁCTICA 4: TRANSMISIÓN DE CALOR EN RÉGIMEN NO ESTACIONARIO, ESTACIONARIO, DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES TÉRMICAS
1. OBJETIVO IVOS.
Determinar la curva de penetración de calor en un cuerpo de geometría cilíndrica sumergido en un baño de agua caliente. Determinación del calor específico y de la densidad del producto alimentario contenido en un bote cilíndrico. Cálculo de la difusividad térmica del alimento por el método analítico y gráfico. Cálculo Cálculo de la conductividad conductividad térmica térmica del alimento a partir partir de las propiedades propiedades determinadas determinadas en los apartados anteriores.
2. MAT MATERIA ERIALE LES. S.
Baño termostatado con agitador. Termómetro. Cronómetro. Limón. ot!dog.
3. MÉTODO MÉTODOS S Y RESUL RESULT TADOS. DOS. a C!"#$"% C!"#$"% &' "a &()$*(+(&a& &()$*(+(&a& "a "a #%-&$#(+(&a& #%-&$#(+(&a& $("(/a $("(/a-&% -&% '" 0%&% 0%&% a-a"(#%. a-a"(#%.
Como primer paso se "alló la temperatura adimensional en un punto del cilindro infinito# usando la siguiente fórmula$ Y ci=
T ∞ −T T ∞−T 0 !!!!!!!! %&'
Luego# reempla(amos la fórmula de tiempo adimensional para el cilindro infinito %) ci' en la otra fórmula fórmula de la temperatura adimensional en un punto pun to del cilindro infinito %*ci'$ X ci =
t
∝∗
r
!!!!!!!! %+'
2
Y ci=1.602exp (−5.784 X 5.784 X ) ci
Y
(
ci=1.602exp
−5.784∗∝
r
2
)
t
!!!!!!!! %,'
!!!!!!!! %-'
l siguiente paso es logaritmar la fórmula %-'# /uedando de ésta manera$
ln ( Y ci ) =ln ( 1.602 )−
(
5.784∗∝ r
2
)
t
!!!!!!!!! %0'
1"ora# construimos la siguiente tabla# /ue contendrá los datos medidos en la práctica y los calculados con la fórmula %0'$
Ta"a 1. 2alores calculados de temperatura adimensional de un cilindro infinito.
l siguiente paso consiste en reali(ar la gráfica +* "- 5Y#(81.92$
+* "- 5Y#(81.92 0 0 -0.5
100 300 )5; < =200 .1; R> < .??
400 500 600 700 800 900
-1
"- 5Y#(81.92
-1.5 -2 -2.5 -3 -3.5
@($6a 1. 8enetración de calor en el "ot!dog.
9na ve( obtenida la gráfica# igualamos la ecuación de ésta a la fórmula %0'# siendo
< "- 5Y#( y ; < .
:uedando la siguiente igualdad$
(
−
5.784∗ ∝ r
2
)
=−0.0052
!!!!!!!! %4'
De %4' despe;amos la difusividad %<'# y calculamos su valor ayudándonos de los datos medidos en la práctica# como el radio del "ot!dog. 0.0052∗r ∝= 5.784
2
0.0052∗( 8.985 ×10 m ) ∝= 5.784 s −3
m ∝=7.258∗ 10 s −8
2
2
1"ora# utili(ando la fórmula de la difusividad %<' en función de la conductividad# determinamos el valor de ésta =ltima# apoyándonos en los valores teóricos "allados del calor específico %C p' y densidad %>' del "ot!dog. k =∝∗ ρ∗C p
(
k =
2
m 7.258∗10 s −8
)( ∗
!!!!!!!! %5'
1100
kg m
3
)( ∗
3430
)
J kg.°C
−1
k =2.738∗10
W m.°C
C!"#$"% &' "a &()$*(+(&a& "a #%-&$#(+(&a& $("(/a-&% '" 0%&% '%06(#%.
Pa6a '" %=&%. ?e considera al "ot!dog como un cilindro infinito y# con la temperatura de baño promedio
( T ∞ )
para un
tiempo t @ 433 s# se calcula la temperatura adimensional *ci. T ∞ −T
Y ci=
T ∞−T 0
Y ci= 0.090
Luego# ayudándonos de la figura -.- del módulo de práctica# "allamos el valor de tiempo adimensional para el cilindro infinito %)ci'. l valor de )ci /ue "allamos fue el siguiente$ X ci =0.500
Agualando dic"o valor con la fórmula %+'# despe;amos la difusividad y determinamos su valor$
∝=
X ci∗r
2
t
(
0.500∗ 8.985∗10 ∝=
m
)
2
600 s
−8
6.728∗10
∝=
−3
m
2
s
1"ora# utili(ando la fórmula %5' "allamos la conductividad térmica# usando los valores conocidos de la densidad %>' y el calor específico %C p' del "ot!dog$ k =∝∗ ρ∗C p
(
k =
2
m 6.728 ∗10 s −8
)( ∗
1100
kg 3 m
)( ∗
3430
)
J kg.°C
W m.°C
−1
k =2.538∗10
Pa6a '" "(0-. ?e considera al limón como una esfera y# con la temperatura de baño promedio
( T ∞ )
para un tiempo t @
433 s# se calcula la temperatura adimensional *ci. T ∞ −T
Y ci=
T ∞−T 0
Y ci= 0.0551
Luego# ayudándonos de la figura -.- del módulo de práctica# "allamos el valor de tiempo adimensional para la esfera %)ci'. l valor de )ci /ue "allamos fue el siguiente$ X ci =0.7
Agualando dic"o valor con la fórmula %+'# despe;amos la difusividad y determinamos su valor$
∝=
X ci∗r
2
t
2
0.7∗( 17.99∗10 m ) ∝= 600 s −3
m ∝=3.776 ∗10 s −7
2
1"ora# utili(ando la fórmula %5' "allamos la conductividad térmica# usando los valores conocidos de la densidad %>' y el calor específico %C p' del limón$ k =∝∗ ρ∗C p
(
k =
2
m 3.776∗10 s −7
)( ∗
1350
k =1.963
kg m
3
)( ∗
W m.°C
3850
)
J kg.°C
4. DISCUSIONES.
?eg=n ern %&73-'. l incoveniente de la ecuación para la transferencia de calor en un cuerpo no estacionario es cuando se calcula el punto de log %+.3-'# esto se comprobó en la práctica cuando se obtuvo un + muy ba;o# menor a 3.0 lo /ue resulta de confiabilidad# es por eso /ue "icimos la recta de ecuación lineal de Tiempo vs Log %*ci&.43+'.
?eg=n olman %&76-'# propusieron términos para evaluar los coeficientes de transferencia de calor durante el freído del "ot!dog# de este modo mediante la figura & pudimos determinar la transferencia de calor de la difusividad y conductividad térmica del "ot!dog.
?eg=n EeanFópolis %&756'# cuando un sistema conduce energía en estado no estacionario aparece una nueva variable independiente$ el tiempo. 8or lo tanto# a=n en el caso más simple de conducción unidireccional la ecuación a resolver serán derivadas parciales. sto se comprobó en la figura &# donde la variable /ue aparece es el tiempo como factor en donde la temperatura variará con el tiempo.
?eg=n ?ing" %&77,'# durante el período de transmisión de calor en estado no estacionario la temperatura está en función de la posición# lo cual es lo contrario del régimen estacionario en /ue la temperatura varía solo con la posición.
. CONCLUSIONES.
?e determinó la curva de penetración de calor en un cuerpo de geometría cilíndrica sumergido en un baño de agua caliente.
?e determinó del calor específico y de la densidad del producto alimentario contenido en un bote cilíndrico.
?e calculó de la difusividad térmica del alimento por el método analítico y gráfico.
?e calculó de la conductividad térmica del alimento a partir de las propiedades determinadas en los apartados anteriores.
EeanFopolis# C"ristie G. %&776'. 8rocesos de transporte y operaciones unitarias. ditorial Continental ?.1. HéIico.
Día(# C. %+333'. 1nálisis teórico eIperimental de coeficiente convectivo. Tesis. 9niversidad 1ustral de C"ile# Jacultad de Ciencias 1grarias# ?antiago de C"ile.
