DEMOSTRACIÓN PRÁCTICA DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN Y RADIACIÓN

DEMOSTRACIÓN PRÁCTICA DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN Y RADIACIÓN

Unidad de aprendizaje

Transferencia de calor

Docente

M. C. Diego Alberto Aguilar Ventura

Alumnos

Mateo de Jesús Reynaldo Aguayo

 Celio Jesús Cordova Bonilla

Juan Carlos Rivera Ibarra

Diana Citlalmina Leon Villaseñor

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[pic 2]

Resumen

Resumen

La transferencia de calor es de gran interés en cualquier industria, este al tener muchos campos de aplicación puede permitirse crear o modificar piezas , maquinas, muebles, y con eso puede permitirse una mejora de eficiencia, tiempo de vida, entre otras cosas para maquinaria que ya se tuviera, o en otros casos crearla con base a las especificaciones que se quieran, algunas otras aplicaciones pueden ser, los procesos de ebullición en calderas, la evaporación de refrigerantes en equipos de refrigeración y aire acondicionado, la refrigeración de equipos electrónicos, los procesos de secado de alimentos, el aire acondicionado y el confort térmico, los sistemas biológicos, entre otras.

Todas estas aplicaciones se necesitan en todo el mundo, y pueden ser desde algo muy pequeño hasta algo muy grande, pero para todo eso se tiene que entender la transferencia de calor, ya que se pueden encontrar problemas fáciles o muy complejos.

Introducción 

En este proyecto plantea y describe algunas de las formas en las que se puede aplicar los conocimientos adquiridos en la materia de transferencia de calor para solucionar un problema de conducción y otro de radiación.

La obtención de su solución permitirá ver que los estudiantes tienen conocimiento de las herramientas y el procedimiento que se hace con ellas, logrando que al usar las ecuaciones fundamentales se pueda incorporar al fenómeno físico de tal forma que se pueda simplificar el problema.

Los problemas que se realizaran no son tan complejos, pero permiten dar una idea de la relación de la materia con los problemas físicos que se tengan, logrando completar el objetivo general que se tiene planteado

Planteamiento del problema

En un sistema, existe un tipo de intercambio térmico, que es de conducción, el resultado de cómo actúa este tiene un impacto en el cambio de estado de un cuerpo.

Objetivos

 Objetivo general:

• Observar el fenómeno de la conducción y convección en el sistema propuesto
• Validar alguna de las leyes de transferencia de calor

Objetivo específico:

• Conseguir la conductividad térmica del material que esta en contacto con los dos medios.

Justificación

Para poder saber con exactitud como actúa el cuerpo de una vela, cuando esta conectada a un sistema de transferencia térmica, utilizaremos medidas físicas y cálculos matemáticos. El cuerpo será sometido a un tipo de transferencia de calor, la convección que tiene un fluido dentro de un contenedor cuando a este se le aplica una fuerza calorífica que crea la condición de la convección.

Este sistema ofrece otro tipo de transferencia de calor el cual es la radiación que el contenedor emana, pero como este es muy grande, para su mejor apreciación se tomara un cuerpo de menor tamaño para calcular la radiación que el material permite.

Marco teórico

En la transferencia de calor, existen tres tipos de formas en las que se puede transportar calor; la radiación, la convección y la conducción. La radiación es la forma en la que la energía se propaga en un medio o un material. En la convección, el calor se transporta por medio del movimiento de un fluido, el calor es transportado con distintas temperaturas en ciertas zonas, y; la conducción se observa cuando el calor es transmitido en dos cuerpos que entran en contacto y ocurre un intercambio de calor, que ocasiona que un cuerpo pierda calor mientras que el otro lo gana.

Las ecuaciones fundamentales en transferencia de calor se pueden dividir en tres, las cuales son:

1. Ley de Fourier, el cual se utiliza para la transferencia de calor por conducción
2. Ley de Newton, el cual se utiliza para la transferencia de calor por convección.
3. Ley de Stefan-Boltzmann , el cual se utiliza para la transferencia de calor por radiación

De esas tres fórmulas utilizaremos solo dos, de las cuales serán la ley de Fourier y la ley de Stefan- Boltzmann, con las cuales obtendremos los resultados que buscamos.

Para el primer experimento utilizaremos la fórmula de Fourier siguiente:

 [pic 3]

Dónde:

 =Flujo de calor[pic 4]

 =Tiempo [pic 5]

 =Área del material que taca[pic 6]

 =Conductividad térmica del material[pic 7]

 =Variación de la temperatura[pic 8]

 =Espesor del material[pic 9]

El valor de  se obtendrá de otra fórmula, la cual es para encontrar el calor latente de fusión siendo:[pic 10]

 [pic 11]

Dónde:

 =Flujo de calor en J[pic 12]

 =masa en g[pic 13]

 =Calor Latente de fusión J/g [pic 14][pic 15]

Se deben de acordar que hay diferentes equivalencias del julio, las cuales pueden ser:

[pic 16]

Un julio equivale a

1 N·m (newton·metro)

1 W·s (vatio·segundo)

6,2415 × 1018 eV (electronvoltio)

1 C·V (culombio·voltio)

0,00987 atm·L (atmósfera·litro)

1 Pa·m3 (pascal·metro cúbico)

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