TRANSFERENCIA DE CALOR: “LAB N°1, CONDUCCIÓN TRANSIENTE ”

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FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA

TRANSFERENCIA DE CALOR:

“LAB N°1, CONDUCCIÓN TRANSIENTE ”

                                                      Alumnos: Esteban

                                                                               Rodrigo Solís

                                                                 Profesor: Carlos Zambra

CURICÓ

2019

Introducción

Los procesos de transferencia de calor en la realidad nunca son completamente estables, cuando se quiere variar la temperatura de un cuerpo siempre habrá un proceso en donde su temperatura estará cambiando con el tiempo antes de estabilizarse.

Mediante esta practica se analizará lo que es la respuesta transiente de un material mediante la observación del cambio de temperatura de un termómetro expuesto al ambiente que varía con el tiempo hasta llegar al equilibrio térmico , los cálculos y análisis de estos datos nos permitirán abordar mas en profundidad la ley de enfriamiento de Newton y evidenciar de manera grafica la curva experimental.

Marco teórico

En primer lugar, tenemos el principio de conservación de la energía;

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Luego, la transferencia de calor se produce por convección, lo que determina la siguiente velocidad de transferencia de calor;

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Donde:

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Sustituyendo en la primera ecuación;

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Condición inicial;

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Para este caso tenemos;

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 es constante. Integrando con  en ;[pic 10][pic 11][pic 12]

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Donde igualaremos  a una constante que llamaremos .[pic 14][pic 15]

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Reescribimos el logaritmo como una función exponencial:

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Validez del planteamiento

Esta condición se puede asumir cuando el número de Biot es despreciable.

Donde, el número de Biot, Bi, representa la relación ente los mecanismos de conducción y de convección de calor de un determinado cuerpo. La ecuación que permite determinar el número de Biot adopta la siguiente forma:

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Teniendo los siguientes valores comunes de Biot, para los que se puede aplicar el método de la capacitancia térmica;

Biot < 0,1 En caso de placas.

Biot < 0,05 En caso de cilindros.

Biot < 0,03 En caso de esferas.

Desarrollo problemática

1. Graficar la ecuación obtenida de la ecuación obtenida en el desarrollo del laboratorio e identificar la pendiente interpolando en Excel una función lineal (y= mx+n).

2. Encontrar el valor de las constantes C y K* de la ecuación interpolada. ¿Cuánto es el valor de c1?.

3. Cuanto sería el valor de h (obténgalo a partir del valor de K*) si consideramos que el cuerpo que se está enfriando (solo punta de la termocupla) es estaño (obtener de tabla la densidad, calor específico a temperatura de 60°C) y su diámetro es de 1 mm (considerarlo como una esfera).

En primer lugar, calcularemos el área;

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Luego el volumen;

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Tenemos    y       K*= -0,021 (de la pendiente del gráfico);[pic 24]

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Para calcular el número de Biot, obtenemos el [pic 28]

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