Informe conduccion
Puede ser natural, producida por la diferencia de densidades de la materia, lo cual induce el flujo debido a fuerzas de empuje que se desarrollan; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lado a otro, por ejemplo el aire en un ventilador o el agua con una bomba. La transferencia de calor por convección ocurre en la interfaz entre un fluido en movimiento y una superficie sólida, entre dos líquidos inmiscibles en movimiento relativo y entre un gas y un líquido que tiene movimiento relativo, que están a diferente temperatura.
Este principio es utilizado en mecanismos de ara soldar. ECUACIONES Y MODELO MATEMATICO PARA CONVECCION LIBRE Y FORZADA Para calcular el coeficiente de transferencia (h) se utiliza la ecuación de enfriamiento de Newton Despejando h se tiene Además, para encontrar el área de transferencia [1], se tiene: Donde Ac es la altura de la aleta, Nc es el número de aletas, L el largo de la placa plana, H la altura y r el radio de un cilindro.
Para obtener el valor del flujo se utiliza la siguiente relación: Donde V es la velocidad y A es el área de transferencia. DATOS EXPERIMENTALES Se realizaron las mediciones correspondientes para determinar os cambios de temperatura, tanto para convección libre (perilla y velocidad igual a cero) como para convección forzada, como se resume en la tabla a continuación. para la práctica. Tabla 1. Datos experiment 2 Posición perilla las diferentes posiciones.
Posición de la perilla Velocidad(m/s) temperatura entrada Promedio temperatura placa(0C) Promedio temperatura de salida(0C) 29 69,47 40,27 0,13 25,5 70,53 41,47 2 0,34 26,3 67,03 44,03 3 27,2 51,63 43,03 4 1,72 28,3 44,47 39,73 5 2,08 27,5 44,40 3 esperarse, pues allí ocurre un fenómeno netamente conductivo entre las resistencias que generan calor y las aletas cilíndricas, xplicando dicho comportamiento y porque entre las posiciones 2 y 3 se alcanza un equilibrio relativo entre las temperaturas. Figura 2.
Temperatura vs la posición en la placa de salida con respecto a la velocidad El análisis de la temperatura a la salida del sistema se presenta en la figura 2. Aquí se muestra la variación de la temperatura en los tres puntos de toma de la muestra, tomando al punto 1 como la posición más cercana a la pared del sistema. En la gráfica las temperaturas alcanzaron su máximo valor en la posición 1 lo cual concuerda con lo esperado dado el resultado en la figura ; además se puede observar que el comportamiento es muy similar al de esa gráfica, ya que en los puntos 2 y 3 tres hay una disminución con respecto al Inicial.
Figura 3. Variación de la temperatura desde la placa de aletas cilíndricas hasta la placa de salida con respecto a la velocidad. En la figura 3 se presenta la variación de la temperatura desde la placa de aletas cilíndricas hasta la de salida. para la construcción de esta grafica se tomó un promedio de las tres medidas en las diferentes posiciones para cada velocidad del ventilador.
Como era de esperarse, la temperatura descendió considerablemente n cada punto evaluado; sin embargo, cuando se trabajó con las mayores velocidades esa v e tan marcada, lo cual es 4 7 indicio de que a mayor vel velocidades esa variación no fue tan marcada, lo cual es indicio de que a mayor velocidad se puede alcanzar más rápido el equilibrio entre las partes, puesto que el ventilador generaba una fuerza de empuje mucho mayor.
Por otro lado, cabe mencionar que la convección libre fue la que presento la mayor de las variaciones, lo cual se debe a que allí el fenómeno solo se presenta por la diferencia de densidades y la fuerza de empuje desarrollada es mucho menor. Calculo del coeficiente convectivo de transferencia de calor Para realizar el cálculo de h, primero es necesario conocer el valor del flujo dentro de este sistema.
Empleando la ecuación (3) para conocer el valor del área de transferencia, se tiene: Luego, con los datos de la tabla 2 y la ecuación (2), y Q=50,4 W se tiene Tabla 3. Resultados para el cálculo del coeficiente de transferencia de calor h. Velocidad Calor Q W As m2 Temperatura de entrada de aire Ta(0C) Temperatura aletas cilíndricas Ts(0C) (W/m2k) convección h se calculó para cada velocidad en el ensayo, obteniéndose los resultados de la tabla 2.
Al comparar éstos con los valores normales reportados en la literatura para convección libre y forzada, se puede observar que están dentro del margen esperado para ambos modelos (libre y forzado). Las pequeñas diferencias se deben posiblemente a los errores sistemáticos a los cuales está expuesta la prueba, como por ejemplo mala lectura de las temperaturas, condiciones ambientales y estado de los equipos de medida.
Comparación entre los diferentes elementos de calentamiento. Realizando un análisis global entre los tres elementos de calentamiento disponibles en el laboratorio (aletas cilíndricas, leta trapezoidal y placa plana) se esperaría que los valores para h tengan una variación significativa si se compararan entre sí, debido a la diferencia que existe entre las áreas de transferencia de calor, la cual es mayor para aletas cilíndricas.
