PRCTICA 1. CONDUCCIN.Pre- informeStefanny Alejandra Snchez Salanueva (25411329)

Facultad de Ingeniera Universidad Nacional de Colombia Sede Bogot.Fundamentos de transferencia de calor y masa. ___________________________________________________________________

OBJETIVOS Construir un diagrama temperatura vs. Longitud para cada objeto con el fin de determinar el gradiente de temperaturas para cada metal. Determinar la cantidad de calor suministrado por la unidad generadora de calor. Encontrar los diferentes valores de conductividad trmica para cada uno de los materiales utilizados en la prctica. Determinar la resistencia trmica de los diferentes metales. Encontrar la resistencia trmica de la unidad. Calcular las prdidas de calor en cada unidad a travs del aislamiento.

PROCEDIMIENTO Y EQUIPOSComo primera medida se escoge la temperatura a la cual se va a trabajar el generador de calor, luego se le suministra agua al generador (esto se debe hacer con un flujo lento para despreciar el gradiente de temperatura), se conecta el sistema por un tiempo de cinco horas o ms para que llegue a un punto de estabilizacin, al verificar la estabilizacin del sistema se introduce un termmetro digital y se selecciona la unidad sobre la cual se van a tomar las mediciones, a travs de los termopares se anotan cada una de las temperaturas y dems datos.

Al finalizar la prctica se suspende el flujo de energa y se aumenta el del agua para enfriamiento y se deja por un tiempo prolongado hasta que la temperatura est cerca de la del ambiente.

El equipo est conformado por los siguientes elementos:

Unidad generadora de calor: est constituida fundamentalmente por una resistencia elctrica que debe ser conectada a 110 voltios, sin pasar de la temperatura indicada. Esta unidad tambin contiene un voltmetro y un ampermetro. Unidad de prueba N 1: es una unidad que contiene tres barras de 2 pulgadas de dimetro cada una, de los siguientes materiales: acero inoxidable, cobre y SAE 10-20, que al final tiene in intercambiador trmico que contribuye al enfriamiento. Unidad de prueba N 2: contiene barras como la unidad 1 pero tiene diferentes materiales, acero inoxidable, aluminio y latn. Termopares: son de hierro y estn colocados sobre cada unidad con separacin de dos pulgadas.

Termopar industrial, www.da4-mx.com.

Elementos auxiliares: termmetros, cronmetros, probeta, etc.

Termmetro termopar, egfisica.wordpress.com

MARCO TEORICO

Unidad generadora de calor: ejemplo de unidad generadora de calor.

Ejemplo de planta generadora de calor, www.empresaeficiente.com.

Termopar: industrialmente es utilizado como sensor de temperatura, es un transductor formado por dos metales que produce una diferencia de potencial muy pequea.

FORMULAS Y CLCULOS:

Se debe construir una grafica para cada unidad de temperatura en los termopares en funcin de la posicin y determinar el para cada material. Balance trmico de las unidades: (1)

(2)

Donde: Flujo total de calor generado por el equipo. = Flujo de calor transferido a la unidad 1. = Flujo de calor transferido a la unidad 2.= Tiempo de prendido. Tiempo de apagado. Para cada unidad y en la seccin de acero inoxidable se tiene:QI= K acero. A . [T/X] IQII= K acero. A . [T/X] II

Reemplazando en (2):

QT= K acero.A.[T/X] I+ K acero.A.[T/X] II

QT= K acero.A.[(T/X) I+ (T/X) II]

QTK acero= A [(T/X) I +(T/X) II]

Una vez obtenido el K acerose calculan los calores Q Iy Q II.

Conocidos los calores QIyQII, se calculan las conductividades trmicas empleando la frmula: K = Q / A (T/X)

El resultado de los clculos anteriores se compara con los valores dados en la literatura.

D) Para calcular la resistencia trmica de los metales y la resistencia trmica de contacto se emplean las siguientes relaciones: Q = K. A . (T/X)

Q =T/R

Donde: R = resistencia trmica

R =T/Q =X/k.A

La resistencia trmica de cada unidad se calcula por la frmula:

R =Ri

En la determinacin de prdidas en cada unidad es necesario calcular la cantidad de calor transferida a cada unidad as:Q = m Cp T

Donde:

m = flujo de masa de agua utilizado para disipar el calor al final de la unidad.Cp= calor especfico del agua.T = diferencia de temperaturas entre la entrada y la salida del agua. Termopares 11 y 12 o la diferencia medida con los termmetros.

Este calor se relaciona con el calculado en el literal B y se determinan las prdidas.

REFERENCIAS Operaciones unitarias, manual de prcticas, Nstor Gooding Garavito, Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ingeniera, Departamento de Ingeniera Qumica.