Universidad Tecnológica de Panamá

Facultad de Mecánica

Transferencia de Calor

Informe º1

Profesor: Miguel Jované

Asistente: Arturo Arosemena

Estudiante: Lorena Correa

Cédula: 8-862-1838

Grupo: 1NI141

Abstracto

Por medio de esta experiencia se logrará determinar el tipo de material recomendable para soportar una transferencia de calor

1. Tabla de variación de la temperatura en grados Celsius de la barra segmentada.

Razón de Calor de 10 W

a) Tabla de valores

Posición Temperatura

Sección A Sección B Sección C0 40,714339

0,01 39,2772740,02 39,1707420,03 38,632419

0,043 37,7244520,053 32,7654030,063 34,8159840,078 30,2675650,088 29,2316130,098 28,8899030,108 27,717226

b) Gráfica regresión lineal

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.1205

1015202530354045

f(x) = − 79.92727 x + 36.45981286

f(x) = − 145.4234 x + 42.8093865333333f(x) = − 63.5229200000001 x + 40.4015373

Temperatura vs posición

Posición mm

Tem

pera

tura

ºC

Q(W) ST1 ST2 ST3 ST4 ST5 ST6 ST7 ST8 ST9 ST10 ST11 ST13 ST12

10 40,714339 39,277274 39,170742 38,632419 37,724452 32,765403 34,815984 30,267565 29,231613 28,889903 27,717226 28,059516 28,47541920 54,08331 54,08575 52,68077 52,26327 48,28445 40,27785 43,60626 34,46529 32,23592 31,84013 29,38629 27,85877 28,3969230 67,035194 68,764532 66,154048 64,31479 59,752129 51,491613 51,922435 39,4922435 39,022903 34,602726 31,980661 27,999371 28,415435

c) Media aritmética

d) La conductividad térmica del material por medio de la Ley de Fourier de la conducción de calor.

˙Q=−kA dT

dx

Q=10W

A=π4D 2=π

4(0.025)2=4.909x 10−4m2

k= Q

AdTdx

= 10W(4.909 x10−4)(96.29)

=211.56 wm. K

Razón de Calor de 20 W

a) Tabla de valores

PosiciónTemperatura

Sección A Sección B Sección C0 54,08331

0,01 54,085750,02 52,680770,03 52,26327

0,043 48,284450,053 40,277850,063 43,606260,078 34,465290,088 32,235920,098 31,840130,108 29,38629

b) Gráfica regresión lineal

Sección Media aritméticaA -63,523B -145,42C -79,927

-96,29

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120

10

20

30

40

50

60

f(x) = − 156.3279 x + 46.5204022

f(x) = − 233.9095 x + 56.4533901666667f(x) = − 68.6509999999999 x + 54.30804

Temperatura vs posición

Posición mm

Tem

pera

tura

ºC

c) Media aritmética

d) La conductividad térmica del material por medio de la Ley de Fourier de la conducción de calor.

˙Q=−kA dT

dx

Q=20W

A=π4D 2=π

4(0.025)2=4.909x 10−4m2

k= Q

AdTdx

= 20W(4.909x 10−4 ) (152.964 )

=266.35 wm. K

Razón de calor de 30 W

a) Tabla de valores

Sección Media aritméticaA -68,651B -233,91C -156,33

-152,963667

PosiciónTemperatur

aSección A Sección B Sección C

0 67,0351940,01 68,7645320,02 66,1540480,03 64,31479

0,043 59,7521290,053 51,4916130,063 51,922435

0,07839,492243

50,088 39,0229030,098 34,6027260,108 31,980661

b) Gráfica de regresión lineal

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120

10

20

30

40

50

60

70

80

f(x) = − 269.549245 x + 61.34271316

f(x) = − 391.4847 x + 75.1374147666667f(x) = − 107.71696 x + 68.1828954

Temperatura vs posición

Posición mm

Tem

pera

tura

ºC

c) Media aritmética

Sección Media aritmética

A -107,72B -391,48C -269,55

-256,25

d) La conductividad térmica del material por medio de la Ley de Fourier de la conducción de calor.

˙Q=−kA dT

dx

Q=20W

A=π4D 2=π

4(0.025)2=4.909x 10−4m2

k= Q

AdTdx

= 30W(4.909x 10−4 ) (256.25 )

=238.49 wm. K

2. La media aritmética de la conductividad térmica del material a partir de los resultados obtenidos.

Potencia W Conductividad térmica aritmética (W/m K)

10 211.56

20 266.35

30 238.49

238.8

3. Elección del tipo de metal que constituye la barra cilíndrica segmentada.

Elegimos Cobre puro de conductividad térmica de 401.

Preguntas

1. Para una misma razón de generación de calor, ¿qué sucede con la temperatura a medida que las mediciones se alejan del resistor? Explique.

A medida que las mediciones se alejan del resistor la temperatura disminuye.

2. ¿Qué sucede con el gradiente de temperatura al aumentar la razón de generación de calor?

A medida que se aumenta el calor aumenta proporcionalmente la temperatura.

3. Para alguna razón de generación de calor de su preferencia, ¿Es similar el calor conducido axialmente a través de la barra cilíndrica con el calor removido por el sistema de refrigeración de agua fría? Sustente su respuesta, por medio del cálculo de la razón de calor removido por medio del sistema de refrigeración. De ser diferentes los valores, ¿a qué cree que se debe este hecho?

mV

=ρ

m=ρ V= 1000kg

m3( 19725m3min )( 1min60 s )=32.87kg /s

Qm ∆T

=C

Q=C m∆T=( 4186 Jkg°C )(32.87 kgs ) (28.47−28.05 ) °C

Q=57.7W

Conclusiones

Aprendí que a la mayor razón de caudal la gradiente de temperatura aumenta. En esta experiencia hemos a conocer que tipo de material es útil para el desarrollo de una transferencia de calor en un determinado sistema.