BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA COLEGIO DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE INGENIERÍA II - INQM 026 – 002
PRÁCTICA I: CONDUCCIÓN I: CONDUCCIÓN LINEAL
INTEGRANTES:
AVILEZ CUAHQUENTZI KAREN JOSELYNE CASTAÑEDA RAMÍREZ MARÍA GUADALUPE FUENTES CANSECO ABIGAIL PULIDO VICTORIA LUIS ANTONIO
CATEDRÁTICO: DEL CATEDRÁTICO: DEL VALLE SOTO FERNANDO HUMBERTO PERIODO: OTOÑO 2017
PUEBLA, PUE., A 4 DE SEPTIEMBRE DEL 2017.
Index:
Objetivo general: ............................................................................................................................ 3 Objetivos específicos: ..................................................................................................................... 3 Introducción: ................................................................................................................................... 4 Marco teórico: ................................................................................................................................ 8 Aplicaciones: ................................................................................................................................... 9 Descripción del Equipo: ................................................................................................................ 11 Procedimiento experimental: ...................................................................................................... 17 Resultados: ................................................................................................................................... 22 Conclusiones: ................................................................................................................................ 25 Referencias: .................................................................................................................................. 26
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General objective:
Demostrar la aplicación de la ley de Fourier para la conducción lineal en estado estacionario a través de la geometría proporcionada por el equipo TCKT-400 / PE. Demostrate the application of Fourier ’s law for linear conduction in steady state through the geometry provided by the equipment TC-KT-400 / PE.
Specific objectives:
Evaluar la conductividad lineal del calor en diferentes metales por medio de la ley de Fourier. Evaluate the linear conductivity of the heat in different metals by means of the Fourier ’s law.
Medir la distribución de temperaturas e interpretar los datos. Measure the temperature distribution and interpret the data.
Determinar el flujo de calor con diferentes metales. Determine the heat flux with different metals.
Proponer aplicaciones de la conducción lineal. Propose applications of linear conduction.
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Introduction:
La conducción es la transferencia de energía de las partículas más energéticas a las menos energéticas, como resultado de interacciones entre esas partículas. En los sólidos, la transferencia de calor se debe a la combinación de las vibraciones de las moléculas en una retícula y al transporte de energía por parte de los electrones libres. Conduction is the transfer of energy from the most energetic particles to the least energetic particles, as a result of interactions between those them. In solids, the heat transfer is due to a combination of the vibrations of the molecules in a grid and the transport of energy by the part of the free electrons.
La rapidez o razón de la conducción de calor a través de un medio depende de su configuración geométrica, su espesor y del tipo de material del cual este hecho. The rate or ratio of the conduction of heat through a medium depends on its geometric configuration, its thickness and type of material of this fact.
La transferencia de calor tiene dirección y magnitud. La razón de la transferencia de calor por conducción en una dirección específica es proporcional al gradiente de temperatura, el cual es la razón del cambio de la temperatura con respecto a la distancia, en esa dirección. Para este caso, lo que se expone a continuación, es un análisis de la conducción en dirección lineal. The heat transfer has direction and magnitude. The ratio of heat transfer by conduction in a specific direction is proportional to the degree of temperature, which is the ratio of the temperature change to the distance, in that direction. For this case, what is discussed then, is an analysis of conduction in a linear direction.
Considerando la barra que se utiliza en el equipo tenemos la siguiente representación: Consider the bar that we used in the equipment, we have the next representation:
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Fig.1 Representación del equipo de estudio .
El balance de energía de conducción lineal en estado estacionario es el siguiente The energy balance steady-state linear conduction is
í í = 0 =0 Si lo tomamos como densidad de flujo de calor en la dirección x, tenemos If we take it as heat flux density in direction x
| |+∆ = 0 Al dividir entre A Δx y tomando el límite cuando Δx tiende a 0, se obtiene Dividing between AΔx and taking the limit when Δx tends to 0
| |+∆ = 0 lim ∆→ ∆
Derivando esta función respecto de x Deriving this function respect x
Obteniendo
= lim ∆ ∆→ ∆
Getting
= 0 5
Y sustituyendo qx de la ley de Fourier And substituting q x of the Fourier’s law
( ) = 0
Como la k es una constante tenemos K is a constant therefore
() = 0
Y resolviendo esta ecuación diferencial respecto de x Solving this differential equation respect x
∫() = ∫0 =
Pasando las constantes del lado derecho y nombrando la constante resultante como C1, obtenemos la primera ecuación que nos ayudara a encontrar el gradiente de temperatura Passing the constants on the right side and naming the resulting constant as C obtain the first equation to solve the temperature gradient
=
1, we
.1
Integramos esta ecuación una segunda vez por separación de variables Integrating this equation a second time by separation of variables
∫= ∫ = Juntando las constantes y renombrando como C 2 obtenemos la segunda ecuación Put together the constants and renaming as C 2 obtain the second equation
=
.2
Considerando los siguientes límites podremos obtener el valor de las constantes C 1 y C2 We consider the following limits and we get the value of constants C 1 and C2 6
= =
=0 =
Sustituyendo los primeros límites en la Ec. 2 Replacing the first limits in equation 2
= 0 = Si sustituimos este valor para los segundos límites y despejamos la C 1 If we substitude this value for the second limits and solve the C
por lo tanto Where L is therefore Donde L es
1
= = =
Una vez obtenido este valor se sustituye en la ecuación 1 para obtener el gradiente de temperatura This value is replaced in the equation 1 to obtain the temperature gradient
= Este gradiente de temperatura se sustituye en la ley de Fourier The temperature gradient is replaced in the Fourier’s law
) = =(
=
De esta expresión despejamos T 2 para una ecuación de la forma que junto con los resultados de la practica nos ayudara a calcular el calor transferido
= where the practice results will = .3
We solve T2 for an equation of the form help us to calculated heat transferred
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Theoretical framework :
El flujo de calor en un sistema sólido, líquido o gas se describe a partir de una ley lineal conocida como la ley de Fourier de conducción de calor: The flow of heat in a solid, liquid or gas system is described by a linear law known as Fourier’s law of heat conduction:
=∇ ′ Donde k es el coeficiente de conductividad térmica. Si la temperatura varía sólo en la dirección z, esta ecuación es: Where k is a coefficient called the termal conductivity. If the temperature varies only in the z direction, this equation is:
=
La ley de Fourier es una ley lineal porque la velocidad es directamente proporcional (linealmente dependiente) al gradiente de la temperatura, T, que es la fuerza impulsora. La conductividad térmica k puede depender de la composición, la temperatura, la presión y en las identidades de la sustancia presente, pero no depende del gradiente de temperatura. La ley de Fourier también se denomina una ley fenomenológica, lo que significa que no se deriva teóricamente sino que simplemente describe un fenómeno. La ley de Fourier es muy exacta para los gases, líquidos y sólidos.
∇
Fourier’s law is a called a linear law because the rate is directly proportiona l to (linearly dependen ton) the gradient of the temperature, , which is the driving force.The termal conductivity k can depend on the composition, the temperature, the pressure, and on the identies of the substance present, but does not depend on the temperature gradient. Fourier’s law is also called a phenomenological law, which means that is not derived theorically but simply describes a phenomenon. Fourier’s law holds quite accurately for gases, liquids and solids.
La siguiente tabla da los valores de la conductividad térmica para los materiales analizados: The next table gives the values of the thermical conductivity for the materials analyzed:
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Material
Thermal Conduc tivit y
Brass Steel
103.8 14.6
] [°
Table 1. Coeficientes térmicos del Latón y el Acero.
Appl ic ati on s:
Las operaciones industriales modernas se han vuelto cada vez más sofisticadas, con lo cual una estimación termo-física más precisa se ha hecho necesaria dado que se puede realizar experimentos muy cercanos a las condiciones reales. Modern industrial operations have become increasingly sophisticated, with which accurate thermo-physical estimate has become necessary since it can perform experiments very close to real conditions. Las aplicaciones prácticas de las técnicas de transferencia, por mencionar algunas, pueden ser: Practical applications of transfer techniques, to mention a few, it could be: 1. Estimación de propiedades termo físicas de materiales Estimation of physical properties of materials.
2. Estimación de la conducción de interfase entre superficies en contacto periódicamente. Estimation of interface conduction between surface and periodic contact.
3. Estimación de función de aislantes. Estimation of insulation function.
Un ejemplo de la aplicación 3, está en el análisis de los materiales empleados en las embarcaciones de pesca. An example of application 3, is in the analysis of the materials used in fishing vessels.
Para este caso es importante conocer el modo en que se produce la transferencia de calor en las bodegas de pescado. El calor puede transferirse por conducción, por convección o por radiación, o por una combinación de los tres modos. El calor siempre se mueve de las zonas más calientes a las más frías; busca el equilibrio. Si el interior de una bodega de pescado termoaislada está más frío que el aire exterior, la bodega atrae calor del exterior. Cuanto mayor es la diferencia de temperatura, más rápidamente fluye el calor hacia la zona más fría.
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For this case, it’s important to know how heat is transferred in fish holds. Heat is transferred by conduction, convection or radiation, or by a combination of all three. Heat always moves from warmer to colder areas; it seeks a balance. If the interior of an insulated fish hold is colder than the outside air, the fish hold draws heat from the outside. The greater the temperature difference, the faster the heat flows to the colder area
La función primaria de los materiales termoaislantes utilizados en las pequeñas embarcaciones de pesca que utilizan hielo es reducir la transmisión de calor a través de las paredes, escotillas, tuberías o candeleros de las bodegas de pescado hasta el lugar en el que se almacena hielo o pescado enfriado. Al reducir la cantidad de calor infiltrado, puede reducirse la cantidad de hielo que se funde y aumentar así la eficacia de la conservación en hielo. El hielo se consume porque absorbe la energía calorífica del pescado, pero también absorbe la energía calorífica que se infiltra a través de las paredes del recipiente de almacenamiento. El aislante de las paredes del recipiente puede reducir la cantidad de calor que penetra en el mismo y reducir así la cantidad de hielo necesaria para que su contenido se mantenga frío. The primary function of thermal insulation materials used in small fishing vessels using ice is to reduce the transmission of heat through fish hold walls, hatches, pipes or stanchions into the place where chilled fish or ice is being stored. By reducing the amount of heat leak, the amount of ice that melts can be reduced and so the efficiency of the icing process can be increased. The ice is used up because it removes heat energy from the fish but also from heat energy leaking through the walls of the storage container. Insulation in the walls of the container can reduce the amount of heat that enters the container and so reduce the amount of ice needed to keep the contents chilled.
El aislante puede estar formada por superficies impermeables de paneles aislantes prefabricados (paneles de tipo sándwich, en los que una cara, de láminas de acero galvanizado de espesor reducido, es la barrera contra el vapor, y la otra el acabado interior de láminas de aluminio o de acero galvanizado recubiertas con plástico), plásticos reforzados, láminas de polietileno, películas de plástico de espesor mínimo de 0,2 mm o papel de aluminio de espesor mínimo de 0,02 mm, laminado con una membrana de brea. El espesor mínimo de las láminas de aluminio o de acero galvanizado deberá ser de 0,3 mm. Insulation can be achieved either through watertight surfaces of prefabricated insulation panels (sandwich-type panels, with one face being the vapour barrier of light-gauge galvanized steel sheets and the other face being the internal finish of plastic-coated aluminium or galvanized iron sheets), reinforced plastic materials, polythene sheets, plastic films of minimum thickness of 0.2 mm or aluminium foil of minimum thickness of 0.02 mm, laminated with a bitumen membrane. The minimum thickness of aluminium or galvanized sheets should be 0.3 mm.
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Equipment description:
EQUIPO PARA ESTUDIO DE CONDUCCION Y CONVECCION DE CALOR. EQUIPMENT FOR STUDY OF CONDUCTION AND CONVECTION OF HEAT.
(TC-KT-400 / PE)
Fig.2 Equipo TC-KT-400 / PE.
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a) Pantalla táctil: Sistema de adquisición de datos y control conformado por un software y Pantalla Táctil de 10.4 pulgadas, a color, con tensión nominal de alimentación a 24 VCD. Marca UNITRONICS, modelo USP-1014B10. Montada sobre gabinete de control para visualización de señales de medición y seguimiento del proceso que permite el registro y análisis automático de datos y resultados. Tarjeta de ocho entradas y ocho salidas a 24 V, modelo UID0808T, Tarjeta de cuatro entradas y dos salidas analógicas, modelo UIA-0402N y Tarjeta para 4 PT100, modelo UIS-04PTN. Touch screen: Data acquisition system and control conformed by a software and touch screen of 10.4 inches, a color, with nominal voltage of 24 VDC power. Brand UNITRONICS, model USP-1014B10. Mounted on control cabinet for the visualization of measurement signals and the monitoring of the process that allows the automatic recording and analysis of the data and the results. Card of eight inputs and eight outputs to 24 V, model UID-0808T, Card of four inputs and two analog outputs, model UIA-0402N and Card for 4 PT100, model UIS04PTN.
Fig.3 Vista lateral del equipo TC-KT-400 / PE con pantalla táctil .
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b) Gabinete de con trol . 1 8
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7
12
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2 3
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5
6
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Fig.4 Tablero y parte interna del gabinete de control. 1.
Indicador luminoso color Blanco de tablero energizado, 127 VAC. Indicator light color White board energized, 127 VAC.
2. Dos botones pulsadores de arranque con indicador luminoso verde, 127 VAC. Two push-button start buttons with green indicator light, 127 VAC.
3. Dos botones pulsadores de paro con indicador luminoso rojo, 127 VAC. Two stop push buttons with red indicator light, 127 VAC.
4. Relevador para control, tipo clema bobina de 120 VCA con LED piloto, marca Allen Bradley, modelo 700-HLT1U1. Control relay, type 120MA coil with pilot light, Allen Bradley brand, model 700-HLT1U1 5.
Botón pulsador tipo hongo de paro de emergencia. Push button type emergency stop mushroom.
6. Interruptor General de 25 Amperes, 3 polos, marca Telemecanique, modelo VCF-0. General switch of 25 Amperes, 3 poles, brand Telemecanique, model VCF0. 13
7. Disyuntor diferencial de 2 polos, 40 A / 300 mA. Marca Moeller, modelo PFIM-40/2/03. Differential circuit breaker 2 -pole, 40 A / 300 mA differential circuit-breaker. Moeller brand, model PFIM-40/2/03.
8. Protector termomagnético para resistencia eléctrica, de dos polos, 6 A. Marca Moller, modelo 242874 / PLS6-C6/2-MW. Two-pole, 6-pole thermomagnetic protection for electrical resistance. Moller brand, model 242874 / PLS6-C6 / 2-MW.
9. Guardamotor Magnetotérmico de 2.5 a 4 A para protección de motor de ventilador, marca Telemecanique, modelo GV2-ME08. Circuit breaker 2.5 to 4 A for protection of fan motor, Telemecanique brand, model GV2-ME08.
10. Cuatro Portafusibles de un polo 10 x 38, con un fusible de 4 A y tres fusibles de 1 A. Four 10 x 38 pole fuse holders with a 4 A fuse and three 1 A fuses.
11. Dos mini contactores de 9 A, 127 VAC, marca Telemecanique, modelo LC1K0910-F7. Of the 9 A, 127 VAC mini contactors, Telemecanique brand, model LC1K0910-F7. 12. Tres Fuentes de alimentación 24 VCD / 1.25 A - 2 salidas –compacta, marca
ABB, modelo CP-E-24/1.25. Three Power Supplies 24 VDC / 1.25 A - 2 outputs - compact, ABB brand, model CP-E-24 / 1.25
13. Relevador de Estado Sólido para control, salida 24-280 VAC, 25 A, marca Schneider, modelo SSRPCDS25A1. Solid State Relay for control, output 24-280 VAC, 25 A, Schneider brand, model SSRPCDS25A1.
14. Tarjeta de variación de velocidad para motor 90 VCD, marca Baldor, modelo BC-141, con Perilla de regulación de velocidad, marca Baldor, modelo BC149. Variation speed card for motor 90 VCD, brand Baldor, model BC-141, with Speed control knob, brand Baldor, model BC-149. 15. Clemas de tierra y Clemas tornillo – tornillo para conexión de componentes
eléctricos y electrónicos. Clems of soil and Clems screw - screw for connection of electrical and electronic components.
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c) Puertos para introduc ción de sensores de temperatura: Cuatro sensores de temperatura tipo Pt - 100 intercambiables para ser colocados en diferentes puntos del equipo. Pt-100, diámetro de 3/16 inch. X 4 inch de longitud. Adaptador y mini conector macho con conector deslizable, cuerda 1/4 NPT, modelo RTD-C1 CI - 050594. Ports for the introduction of temperature sensors: Four interch angeable Pt - 100 temperature sensors to be placed at different points in the equipment. Pt-100, 3/16 inch diameter. X 4 inch in length. Adapter and mini male connector with sliding connector, 1/4 NPT cord, model RTD-C1 CI-050594.
Fig.5 Representación de la colocación de los sensores de temperatura.
d) Módulo para estudio de conduc ción lineal de calor: Módulo para estudio de conducción lineal de calor montado sobre riel conformado por una zona de calentamiento, región de probetas de estudio intercambiables y zona de enfriamiento. Module for study of linear conduction of heat: Module for study of linear conduction of heat mounted on rail conformed by a zone of heating, region of interchangeable study specimens and zone of cooling.
1. Barra metálica cilíndrica receptora del calor aislada del exterior y equipada con conexiones para la introducción de una sonda de temperatura. Cylindrical metal bar that receives heat from outside and equipped with connections for the introduction of a temperature probe
2. Probeta intercambiable para estudio de conducción lineal de calor en una barra de Acero inoxidable, la probeta está aislada del exterior y tiene un diámetro de una pulgada con una longitud de 6 cm. Dos conexiones para la introducción de sondas de temperatura. 15
Interchangeable test tube for linear conduction of heat in a stainless steel rod, the specimen is insulated from the outside and has a diameter of one inch with a length of 6 cm. Two connections for the introduction of temperature probes.
3. Probeta intercambiable para estudio de conducción lineal de calor en una barra de Latón, la probeta está aislada del exterior y tiene un diámetro de una pulgada con una longitud de 6 cm. Dos conexiones para la introducción de sondas de temperatura. Interchangeable test tube for the study of linear conduction of heat in a brass rod, the specimen is insulated from the outside and has a diameter of one inch with a length of 6 cm. Two connections for the introduction of temperature probes 1
2,3
Fig.6 Representación del módulo para estudio de conducción linear.
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Experimental procedure
Para este experimento se utilizará el equipo de transferencia de calor por conducción y convección (figura 7) For this experiment wil be used the equipment of heat transfer by conduction and convenction (figure 7)
Fig. 7 Equipo de transferencia de calor
El procedimiento a seguir es el siguiente: 1. Colocar y conectar la bomba de recirculación, verificando que la dirección del fluido sea el correcto (figura 8), y colocar hielos en la tina para mantener una temperatura constante (figura 9) The procedure to be followed is: 1. Put and connect recirculation pump, making sure the direction of flow is correct (figure 8) and put ice in the tub to keep constant temperature (figure 9).
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Fig.8. Mangueras de la bomba y dirección del fluido.
Fig. 9 Tina de la bomba con hielos
2.- Colocar la barra correspondiente al material a estudiar, lo que en el primer experimento será barra de acero inoxidable, y conectarla correctamente en el equipo (figura 10). 2.- Put the bar corresponding to the material to study, in the first experiment will be stainless steel bar and connect it correctly on the equipment (figure 10)
Fig. 10 Barra conectada en el equipo 18
3.- Encender el equipo (figura 11) y seleccionar el menú principal en la pantalla del equipo (figura 12). 3.- Turn on the equipment (figure 11) and select the main menu on the screen computer (figure 12)
Fig.11 Posición de encendido del equipo Fig. 12 Pantalla de inicio
4.- Posteriormente se seleccionará conducción en barra de la pantalla (figura 13). 4.- After select bar conduction of the screen (figure 13)
Fig. 13 Seleccionar conducción en barra
5.- La pantalla desplegará una serie de barras de diferentes materiales, seleccionar la barra a analizar de la pantalla, primero acero inoxidable (figura 14). 19
5.- The screen will open a series of bars of differents materials, select the bar to be analyzed of the screen, first stainless steel (figure 14).
Fig. 14 Selección de barra
6.- Colocar los termopares en los primeros orificios de la barra para medir las cuatro primeras temperaturas (figura 15). 6.- Put the thermocouples in the first bar orificies to measure the first four temperatures (figure 15)
Fig. 15 Termopares colocados en la barra
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7.- En la opción set point se ingresará la temperatura máxima a la que se calentará la barra y será de 50 °C, así seleccionaremos la opción iniciar (figura 16) para que la resistencia comience a calentar la barra y los termopares midan la temperatura a lo largo de la misma. 7.- The maximum temperature will be placed in the option set point (50° C), we will select the initiate option (figure 16), therefore the resistance begins to warm the bar and the thermocouples measure the temperature along the same one.
Fig. 16 Pantalla de control
8.- Esperar unos minutos hasta que la temperatura del primer termopar llegue arriba de los 50 °C, una vez alcanzado el máximo valor alrededor de los 58 °C, se procederá a registrar los datos de todos los termopares. 8.- Wait a few minutes until the temperature of the first thermocuple should come above 50° C, as soon as the maximum value was reached about 58° C, we will proceed to register the information of all the thermocouples.
9.- Posteriormente se moverán los termopares a excepción del primero, para registrar las doce temperaturas a lo largo de la barra, verificando que el primer termopar no esté por debajo de los 55 °C, si esto ocurre, se repetirá el experimento. 9.- Later the thermocouples will move with the exception of the first one, to register the twelve temperatures along the bar, verifying that ther first thermocouple is’nt below 55° C, if this happens, the experiment will be repeated.
10.- Seleccionar la opción terminar de la pantalla, para proceder a cambiar la barra de acero inoxidable por la de latón y repetir el procedimiento desde el punto 5. 10.- Select the option to finish in the screen, proceed to change the stainless steel bar to the brass bar and repeat the procedure from point 5.
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Results:
Las temperaturas registradas en cada barra fueron las siguientes: The temperatures recorded in each bar where:
Acero inoxidable Stainless steel
Termopar
1
2
Temperatura (°C) Posición (m)
57
38.8 32.5
3
4
5
6
7
29.4
29
26.6
25.7 25.4
0.132 0.16 0.188 0.216 0.244 0.272 0.3
8
9
10
11
12
24.3
24
22.4
21.5
0.328 0.356 0.384 0.412 0.44
Latón Brass
Termopar
1
2
3
Temperatura (°C) Posición (m)
58
41.7 35.7
4
5
6
7
30.8
29
27.5
25.7 25
0.132 0.16 0.188 0.216 0.244 0.272 0.3
8
9
10
11
12
23.5
22.8
20.8
19
0.328 0.356 0.384 0.412 0.44
Para calcular el valor del calor transferido debemos graficar la posición contra las temperaturas de los termopares: To calculate the value of transferred heat we must graph the position versus the temperatures of the thermocouples :
Acero inoxidable ) 60.0 C ° ( 40.0 a r u t a r 20.0 e m e T
0.0 0.000
y = -79.271x + 52.388
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
Posición (m)
Gráfica 1. Comportamiento del acero inoxidable a las condiciones del experimento.
22
Latón ) 80.0 C ° ( 60.0 a r u t 40.0 a r e p 20.0 m e T 0.0
0.000
y = -94.618x + 57.019 0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
Posición (m)
Gráfica 2. Comportamiento del latón a las condiciones del experimento.
Agregando una línea de tendencia se obtendrá una pendiente que junto con la ecuación 3 nos ayudará a calcular el calor: Adding a tendency line, we will obtain a slope and with equation 3 the heat will be calculated:
= Pendiente
Para el cálculo necesitamos el valor del área de transferencia: For the calculation we need the area transfer value:
= 14
La barra tiene un diámetro de una pulgada, por lo tanto: The bar has a diameter of one inch, therefore:
= 14 0.0254 = 5.067110− Despejando para el calor: Solver for heat: 23
= Para el caso de la barra de acero inoxidable, el calor es: For the stainless steel bar, the heat is:
)(79.271 ° ) =5.067110−(14.6 ° = 0.5864 Para el caso de la barra de latón, el calor es: For the brass bar, the heat is:
)(94.618 ° ) =5.067110−(103.8 ° = 4.9766 Después de resolver el calor para cada barra, podemos notar que la barra de acero inoxidable presenta un flujo de calor muy pequeño en comparación con la barra de latón. Esto puede notarse desde el valor que tiene cada una de las constantes de conductividad térmica, es decir que el latón conduce mejor la energía en forma de calor que el acero inoxidable. After solving the heat for each bar, we observe that the stainless steel bar presents a very small heat flux than the brass bar. This can be seen in the value of each thermal conductivity constants, also the value of brass slope is greater, therefore the brass conducts better heat than the stainless steel.
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Conclusions:
La práctica se realizó de manera satisfactoria y se pudieron comparar los resultados obtenidos entre barras de diferentes materiales, que como sabemos contienen una conductividad térmica diferente. Se calculó el calor transferido por cada barra con las temperaturas obtenidas a lo largo de la misma mediante una pendiente obtenida al graficar. The practice was carried out in a satisfactory way and it was possible to compare the results obtained between bars of different materials, which as we know contain different thermal conductivity. The heat transferred by each bar was calculated with the temperatures obtained along the same bar by a slope obtained when plotting.
Este procedimiento analítico se logró mediante la ley de Fourier, la cual permite cuantificar el calor conducido a partir de la distribución de la temperatura en el medio. Así concluimos que el latón es mejor conductor térmico que el acero inoxidable bajo las mismas condiciones. This analogous procedure was achieved by means of the Fourier ’s law, which allows to quantify the heat driven from the distribution of the temperature in the medium. Then we conclude that brass is a better thermal conductor than stainl ess steel under the same conditions.
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References:
Welty, J. R. (1998). Welty, J. R., Wicks, C. E., Wilson, R. E., Fundamentos de transferencia de momento, calor y masa. Limusa-Noriega. Byron Bird, Warren Stewart & Edwin Lightfoot. Fenómenos de Transporte.2da Edición. Yunus A. Cengel, A. J. (2011). Transferencia de Calor y Masa. Cuarta Edicion. By Robert G. Mortimer. (2008). Physical Chemistry. 3rd Ed.ELSEVIER.p.445 Childs, G.E., Ericks, L.J., Powell, R.L., “Thermal Conductivity of S olids at Room Temperature and Below, A review and compilation of the literature”,
NBS Nomograph 131, U. S. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Tables/thrcn.html http://www.fao.org/docrep/006/y5013e/y5013e00.htm http://www.d.umn.edu/~dlong/exhtcond.pdf
26
