Determinación de Coeficientes de Transmisión de Calor Por Convección.
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PRÁCTICA 7: DETERMINACIÓN DE COEFICIENTES DE TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONVECCIÓN 1. OBJETIVOS. Determinar los coeficientes de transmisión de calor por convección para un cilindro y una esfera, sumergidos en un baño de agua caliente. Comparar los datos experimentales con los predichos si se utilizan ecuaciones empíricas disponibles en la bibliografía. Verificar la suposición de que el módulo de Biot posee un valor bajo y la relación lineal entre la temperatura y el tiempo. 2. MATERIALES. Baño termostatado con agitador. Termómetro. Cronómetro. Limón. Hot-dog. 3. MÉTODOS Y RESULTADOS. a) Cálculo del coeficiente de transmisión de calor. Para el hot-dog.
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Determinar los coeficientes de transmisión de calor por convección para un cilindro y una esfera, sumergidos en un baño de agua caliente.
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PRCTICA 7: DETERMINACIN DE COEFICIENTES DE TRANSMISIN DE CALOR POR CONVECCIN
1. OBJETIVOS.
Determinar los coeficientes de transmisin de calor por conveccin para un cilindro y una esfera, sumergidos en un bao de agua caliente.
Comparar los datos experimentales con los predichos si se utilizan ecuaciones empricas disponibles en la bibliografa.
Verificar la suposicin de que el mdulo de Biot posee un valor bajo y la relacin lineal entre la temperatura y el tiempo.
2. MATERIALES.
Bao termostatado con agitador. Termmetro. Cronmetro. Limn. Hot-dog.
3. MTODOS Y RESULTADOS.
a) Clculo del coeficiente de transmisin de calor.
Para el hot-dog.
Como primer paso se hall la temperatura adimensional en un punto del cilindro infinito, usando la siguiente frmula:
-------- (1)
Ahora, construimos la siguiente tabla, que contendr los datos medidos en la prctica y los calculados con la frmula (1):
Tiempo (s)Temperatura (C)YciLn (Yci)
026.41.0000
3041.60.666-0.40650337
60490.503-0.68645494
9053.60.402-0.91062982
12057.20.323-1.12960907
15059.70.268-1.3159432
18061.10.237-1.43777401
21062.50.207-1.57653389
24063.60.183-1.70090978
30064.40.165-1.80219093
360670.108-2.22746607
42067.10.106-2.24806176
48067.40.099-2.31252322
54067.70.092-2.38142802
60067.80.090-2.40549335
66067.80.090-2.40549335
72067.90.088-2.43015213
780680.086-2.45543438
Tabla 1. Valores calculados de temperatura adimensional de un cilindro infinito.
El siguiente paso consiste en realizar la grfica t vs ln (Yci/1.602):
Grfico 1. Tiempo vs Ln (Yci) Ahora usamos la siguiente expresin de donde despejaremos el coeficiente de transmisin de calor (h).
-------- (2)
Despejamos la ecuacin anterior, obteniendo:
------- (3)
Finalmente, para obtener el valor del coeficiente de transmisn individual (h), igualamos la pendiente de la ecuacin (3).
Para el limn.
Como primer paso se hall la temperatura adimensional en un punto del cilindro infinito, usando la siguiente frmula:
-------- (1)
Ahora, construimos la siguiente tabla, que contendr los datos medidos en la prctica y los calculados con la frmula (1):
T (C)Tiempo (s)YciLn (Yci)
29.201.0000
30.3300.978-0.02189142
31.5600.955-0.04633256
33900.925-0.07774875
35.11200.884-0.12345856
38.11500.825-0.19261053
41.51800.758-0.27723811
452100.689-0.37254829
48.72400.616-0.48427826
552700.492-0.70902053
603000.394-0.93216408
64.83300.299-1.20660093
68.53600.226-1.48554932
71.63900.165-1.79966465
73.64200.126-2.07159836
754500.098-2.31845844
75.74800.085-2.46928133
76.45100.071-2.64696251
76.85400.063-2.76474554
775700.059-2.82928407
77.26000.055-2.89827694
77.56300.049-3.01160562
78.36600.033-3.3972681
78.46900.031-3.45789273
78.77200.026-3.66553209
Tabla 2. Valores calculados de temperatura adimensional de una esfera..
El siguiente paso consiste en realizar la grfica t vs ln (Yci/1.602):
Grfico 2. Tiempo vs Ln (Yci)
Ahora usamos la siguiente expresin de donde despejaremos el coeficiente de transmisin de calor (h).
-------- (2)
Despejamos la ecuacin anterior, obteniendo:
------- (3)
Finalmente, para obtener el valor del coeficiente de transmisn individual (h), igualamos la pendiente de la ecuacin (3).
4. DISCUSIONES.
Segn Singh (1993), la conductividad trmica de un producto es una medida de la velocidad de transmisin del calor a travs de una unidad de espesor de ese material cuando existe una gradiente de una unidad de temperatura entre sus extremos. Como podemos ver el Yci va variando conforme vara la temperatura. Despus al graficar Yci vs el Tiempo de aplicacin de la temperatura, vemos que la recta de transmisin vara.
Segn Daz (2000), el coeficiente de transferencia de calor es el parmetro que representa la resistencia a la transferencia de calor, entre el fluido de calentamiento o enfriamiento y la superficie del alimento; por ello, controla la velocidad de intercambio de calor entre el medio y el producto. Como podemos ver, el coeficiente de transferencia de calor en el hot-dog (hd) es mayor que el del limn.
5. CONCLUSIONES.
Se determin los coeficientes de transmisin de calor por conveccin para un cilindro y una esfera, sumergidos en un bao de agua caliente.
Se compar los datos experimentales con los predichos si se utilizan ecuaciones empricas disponibles en la bibliografa.
Se verific la suposicin de que el mdulo de Biot posee un valor bajo y la relacin lineal entre la temperatura y el tiempo.
6. BIBLIOGRAFA.
Daz, C. (2000). Anlisis terico experimental de coeficiente convectivo. Tesis. Universidad Austral de Chile, Facultad de Ciencias Agrarias, Santiago de Chile.
Singh, R. (1993). Introduction to food engineering. Academic Press, San Diego, U.S.A.
Geankopolis, Christie J. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias. Editorial Continental S.A. Mxico.
