Transferencia

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR

GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

BARRAS DE LONGITUD INFINITA

1. TEMA

Barras de longitud infinita

2. OBJETIVO

Determinar la transferencia de calor por conducción en barras de longitud infinita de distintos materiales (Acero y Aluminio).

Determinar el calor total disipado por cada barra de estado estable, usando h promedio.

3. MARCO TEÓRICO

Una de las formas de incrementar el flujo de calor que se disipa desde una superficie caliente hacia un fluido frío que la rodea, es aumentar el área de transferencia. Este incremento de área se logra añadiendo superficies extras en la superficie de base y se conocen como superficies extendidas o aletas. Las aletas se utilizan especialmente cuando el coeficiente de convección es bajo.

En ingeniería mecánica existe una diversidad de equipos de transferencia de energía aleteados; por ejemplo los condensadores enfriados por aire y los evaporadores en sistemas de refrigeración industrial, utilizan este principio para intercambiar energía, los motores de dos tiempos enfriados por aire de podadoras y motocicletas, etc..

Las aletas pueden ser de sección transversal uniforme o variable. La sección transversal influye en el análisis energético de la aleta, en la distribución de temperatura y en la disipación de calor:

Fig. 2.15: Aleta de sección transversal circular

La ecuación general para determinar la distribución de temperatura en aletas con sección transversal constante, se reduce a la siguiente expresión:

A fin de simplificar la solución de la ecuación, se transforma la variable dependiente T, definiendo la diferencia de temperatura como:

Remplazando en la ecuación anterior:

Resolviendo la ecuación diferencial, (x) es:

Para evaluar las constantes C1 y C2 se necesita especificar dos condiciones de borde apropiadas en la aleta.

4. EQUIPO UTILIZADO:

Selector de Termocuplas

Barra de Acero inoxidable

Barra de Aluminio de ½ pulgada

Barra de Aluminio de 1 pulgada.

Tubería conectada a la planta de vapor

Válvula de medio paso

Termocuplas

5. PROCEDIMIENTO:

Encender la planta de vapor.

Abrir las válvulas de medio paso

Medir la presión

Medir las temperaturas de las diferentes termocuplas en cada una de las barras antes especificadas

Registrar los datos

6. TABULACION DE DATOS:

Presión [psi] 15 psi (regular entre 14 y 16 psi)

Tiempo [min] 19 25 30….

Temperatura de la Termocupla No Ac

ɸ1'' Al

ɸ1'' Al

ɸ½'' Ac

ɸ1'' Al

ɸ1'' Al

ɸ½'' Ac

ɸ1'' Al

ɸ1'' Al

ɸ½''

1

2

3

...