LAB_1_MEC2251

File:D:\INGENIERÍA\LABORATORIOS\MEC2251\LAB_1_MEC2251.EES 04/03/2014 07 07:45:14 p. p.m. Page 1 EES Ver. 8.400: #91: Educational version distributed by McGraw-Hill "CONDUCTIVIDAD TÉRMICA" "Temperaturas "T emperaturas Promedio en las cuatro caras del recipiente cúbico" Temp_A_prom=(15,21+273,15)[K] Temp_B_prom=(16,13+273,15)[K] Temp_C_prom=(16,91+273,15)[K] Temp_D_prom=(15,96+273,15)[K] "Temperatura "T emperatura promedio para el medio exterior del recipiente" Temp_prom=(Temp_A_prom+Temp_B_prom+Temp_C_prom+Temp_D_prom)/4 "Temperatura "T emperatura al interior del recipiente con hielo" Temp_hielo=273,15[K] "Volumen de agua, producto de la fusión del hielo al interior del recipiente" Vol_fusion=4,1e-5[m^3] "Masa de hielo derretido" m_hielo=rho_agua*Vol_fusion "Calor específico para el hielo" c_agua=4,22[kJ/kg-K] "Densidad del hielo" rho_agua=1000[kg/m^3] "Tiempo de prueba" t=2400[s] "Espesor de la pared de poliestireno" esp_p=0,023[m] "Espesor del cristal" esp_v=0,002[m] "Flujo de calor necesario para la fusión del hielo" Q_fusion=c_agua*(Temp_prom-T Q_fusion=c_agua*(Temp_prom-Temp_hielo)*m_hielo/t emp_hielo)*m_hielo/t "Altura del recipiente" h_recipiente=0,205[m] "Ancho del recipiente" b_recipiente=0,195[m] "Área media para la pared de aislante" A_media=4*0,0295905[m^2] "Valor generado aplicando el concepto de área media, considerando la característica de la pared"

"Primer valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno" "Área de la pared" A_k1=4*(b_recipiente-2*esp_p)*(h_recipiente-esp_p) "Valor de k1" Q_fusion=k_1*A_k1*(Temp_prom-T Q_fusion=k_1*A_k1*(Temp_prom-Temp_hielo)/esp_p emp_hielo)/esp_p "Segundo valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno" "Área de la pared de aislante" A_k2=A_k1 "Área de la pared de vidrio" A_v=4*(h_recipiente-esp_p)*(b_recipiente-2*esp_p) "Valor k para el vidrio" k_vidrio=0,00078[kW/m-K] "Resistencia del virdio" R_vidrio=esp_v/(k_vidrio*A_v) "Resistencia del aislante" R_p2=esp_p/(k_2*A_k2) "Flujo de calor para un valor de k2 en el aislante" Q_fusion=(Temp_prom-T Q_fusion=(Temp_prom-Temp_hielo)/(R_vidrio+R_p2) emp_hielo)/(R_vidrio+R_p2)

File:D:\INGENIERÍA\LABORATORIOS\MEC2251\LAB_1_MEC2251.EES 04/03/2014 07:45:14 p.m. Page 2 EES Ver. 8.400: #91: Educational version distributed by McGraw-Hill

"Tercer valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno" "Valor de k3" Q_fusion=k_3*A_media*(Temp_prom-Temp_hielo)/esp_p "Cuarto valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno" "Resistencia del aislante" R_p4=esp_p/(k_4*A_media) "Flujo de calor para un valor de k4 en el aislante" Q_fusion=(Temp_prom-Temp_hielo)/(R_vidrio+R_p4)

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA Temperaturas Promedio en las cuatro caras del recipiente cúbico

Temp A;prom

=

15,21 + 273,15 · 1 [K]

Temp B;prom

=

16,13 + 273,15 · 1 [K]

Temp C;prom

=

16,91 + 273,15 · 1 [K]

Temp D;prom

=

15,96 + 273,15 · 1 [K]

Temperatura promedio para el medio exterior del recipiente Temp prom

=

Temp A;prom + Temp B;prom + Temp C;prom + Temp D;prom 4

Temperatura al interior del recipiente con hielo Temp hielo

= 273,15 [K]

Volumen de agua, producto de la fusión del hielo al interior del recipiente = 0,000041 [m3]

Vol fusion

Masa de hielo derretido m hielo

=

 agua

· Vol fusion

Calor específico para el hielo c agua

= 4,22 [kJ/kg-K]

Densidad del hielo  agua

= 1000 [kg/m3]

Tiempo de prueba t = 2400 [s] Espesor de la pared de poliestireno


esp p = 0,023 [m] Espesor del cristal esp v = 0,002 [m] Flujo de calor necesario para la fusión del hielo Q fusion

= c agua ·

Temp prom – Temp hielo

·

m hielo t

Altura del recipiente h recipiente

= 0,205 [m]

Ancho del recipiente b recipiente

= 0,195 [m]

Área media para la pared de aislante A media

= 4 · 0,0295905 [m2] Valor generado aplicando el concepto de área media, considerando la característica de la pared

Primer valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno Área de la pared

A k1 = 4 ·

b recipiente

– 2 · esp p ·

h recipiente

– esp p

Valor de k1 Q fusion

Temp prom – Temp hielo esp p

= k 1 · A k1 ·

Segundo valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno Área de la pared de aislante

A k2 = A k1 Área de la pared de vidrio Av = 4 ·

h recipiente

– esp p ·

Valor k para el vidrio k vidrio

= 0,00078 [kW/m-K]

Resistencia del virdio R vidrio

=

esp v k vidrio · A v

Resistencia del aislante

b recipiente

– 2 · esp p


R p2

=

esp p k 2 · A k2

Flujo de calor para un valor de k2 en el aislante Q fusion

=

Temp prom – Temp hielo R vidrio + R p2

Tercer valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno Valor de k3

Q fusion

= k 3 · A media ·

Temp prom – Temp hielo esp p

Cuarto valor del coeficiente de conductividad para el poliestireno Resistencia del aislante

R p4

=

esp p k 4 · A media

Flujo de calor para un valor de k4 en el aislante Q fusion

=

Temp prom – Temp hielo R vidrio + R p4

SOLUTION Unit Settings: [kJ]/[K]/[kPa]/[kg]/[degrees]

Ak1 = 0,1085 [m2] Ak2 = 0,1085 [m2] Amedia = 0,1184 [m2] Av = 0,1085 [m2] brecipiente = 0,195 [m] cagua = 4,22 [kJ/kg-K] espp = 0,023 [m] espv = 0,002 [m] hrecipiente = 0,205 [m] k1 = 0,00001529 [kW/m-K] k2 = 0,00001531 [kW/m-K] k3 = 0,00001401 [kW/m-K] k4 = 0,00001403 [kW/m-K] kvidrio = 0,00078 [kW/m-K] mhielo = 0,041 [kg] Qfusion = 0,001157 [kW] 3 agua = 1000 [kg/m ] Rp2 = 13848 [K/kW] Rp4 = 13848 [K/kW] Rvidrio = 23,64 [K/kW] t = 2400 [s] TempA,prom = 288,4 [K]


TempB,prom = 289,3 [K] TempC,prom = 290,1 [K] TempD,prom = 289,1 [K] Temphielo = 273,2 [K] Tempprom = 289,2 [K] Volfusion = 0,000041 [m3] No unit problems were detected.

Lookup Table: Tiempo_Temperatura

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

Ti emp o

Temp A

[s]

[°C]

[°C]

[°C]

[°C]

16,1 15,4 16,1 15,6 14,9 14,6 14,7 14,6 14,9

17,4 16,7 16,9 16,6 17,1 15,3 14,8 14,6 15,8

17,9 17,9 17,8 17,2 16,9 16,2 15,7 15,7 16,9

17,4 16,1 16,4 16,3 16,1 15,2 15,1 15,2 15,8

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Temp B

Temp C

Temp D

LAB_1_MEC2251

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