PRÁCTICA 2
CONDUCCIÓN RADIAL DE CALOR
M.C. Maribel López Badillo
Verano, 2016
1. OBJETIVOS Medir la distribución de temperaturas en estado estacionario de conducción de energía a través de la pared de un cilindro y demostrar el efecto del cambio en el flujo de calor. Entender el uso de la ecuación de Fourier determinando la velocidad de flujo de calor en conducción en estado estacionario a través de las paredes de un cilindro. Entender la aplicación de la ecuación para determinar la constante de proporcionalidad o conductividad térmica k, del material del disco. 2. INTRODUCCIÓN La conducción de calor o transmisión de calor por conducción es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo a mayor temperatura a otro a menor temperatura que está en contacto con el primero. La propiedad de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la conductividad térmica. Los sistemas cilíndricos y esféricos a menudo experimentan gradientes de temperatura sólo en la dirección radial, y por consiguiente se tratan como unidireccionales. Además bajo condiciones de estado estacionario, sin generación de calor estos sistemas se pueden analizar usando la expresión de la Ley de Fourier en las coordenadas adecuadas. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO Desarrolle los siguientes conceptos: Conducción radial. Desarrolle la transformación de la ecuación de la ley de Fourier para conducción a condiciones de estado estacionario en coordenadas radiales. Describa las principales características y de funcionamiento del equipo HT-12 Armfield
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1 Materiales y equipo: Equipo HT-12 Armfield Recirculador Agua desionizada
4.2 Procedimiento a) Encender el equipo y la recirculación de agua b) Ajustar el nivel de calentamiento c) Permitir que la temperatura se estabilice y registrar los valores observados de T1, T2, T3, T4, T5, T6, Voltaje (V), Amperaje (I). d) Determinar experimentalmente la distancia entre termopares. e) Incrementar la intensidad de calor dos veces más y registre los datos. 5. CÁLCULOS Y RESULTADOS 5.1 Calcule para cada grupo el flujo de calor. 5.2 Calcule para cada grupo de datos el gradiente de temperatura, correlaciónela con la magnitud del radio y con el aumento en el flujo de calor. Explique con fundamentos teóricos este comportamiento. 5.3 Construya una gráfica del logaritmo del radio en función de la temperatura, determine la tendencia lineal de los datos y su factor de determinación para cada grupo de datos. Establezca a que intensidad de calor tiene mayor ajuste y argumente con fundamento en la teoría el porqué de la variación en el ajuste. 5.4 A partir del ajuste de los datos estime la temperatura en la periferia del disco, para cada intensidad de flujo de calor. 5.5 Calcule la conductividad térmica del material a las diferentes intensidades de calor, establezca si hay variación con lo reportado en la literatura y explique el porqué de los resultados. 5.6 De algunos ejemplos de las aplicaciones de la conducción radial en procesos industriales. 6. BIBLIOGRAFÍA
6.1 Christie John Geankoplis, “Procesos de transporte y principios de procesos de separación”, 4ª Ed. Grupo Patria Editorial, México (2011)
6.2 Junus A. Cengel, Afshin J, Ghajar, “Transferencia de calor y masa: fundamentos y aplicaciones”, 4ª Ed. McG raw Hill, México (2011) 6.3 James R. Welty, “Fundamentos de transferencia de momento, calor y masa”, 2ª Ed. LIMUSA WILEY, México (2009) 6.4 R. B. Bird, W. E. Stewardt, E. N. Lightfoot, “Fenómenos de Transporte” Ed. REPLA, México (2001)
