DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENSIONAL DE UN SISTEMA

DETERMINACION DE PERDIDAS DE CALOR EN UN SISTEMA TÉRMICO EN FORMA UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENCIONAL

Objetivos Determinar las pérdidas de calor por conducción y convección. Demostrar el principio de termodinámica para el flujo de calor.

Marco teóricoEn esta práctica se comprueba la perdida de calor a través de las paredes mediante un foco (25 watts) situado en una de las paredes, el cual emite calor, el mismo que se pierde a través de las paredes de la caja.

Parte experimental

Equipo y materiales Mufla pequeña con dimensiones internas de (25.1x14.7x14.8) cm. Foco de 25 watts. 2 Termómetros.

Desarrollo de prácticaEncontrar las dimensiones internas de la mufla, el espesor del aislante; conectar a la fuente de corriente y controlar cada 2 minutos la temperatura interna y otras externa (T. Vértices, T. Arista y T. Paredes) y tomar datos.

Tabla 1. Datos recogidos de temperaturas interna y en la superficie externa de la mufla.

Tiempo (min.) T. Interna T. Vértices T. Arista T. Paredes

0 23.0 23.0 23.0 22.02 53.9 23.9 23.8 23.84 72.2 24.0 24.1 24.26 82.7 24.6 24.4 24.58 88.5 24.9 25.0 24.7

10 90.7 25.5 25.5 25.612 92.9 26.0 26.0 26.214 94.9 25.9 25.9 26.0

1INFORME: FENOMENOS DE TRANSPORTE 2

DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENSIONAL DE UN SISTEMA

Parte analítica

FORMA UNIDIMENSIONALA. 2 paredes con dimensiones: 14.7x14.8x1.3 cm cada una.B. 2 paredes con dimensiones: 14.8x25.1x1.3 cm cada una.C. 2 paredes con dimensiones: 14.7x25.1x1.3 cm cada una.

ConsideracionesEl material de las paredes tiene conductividad térmica constante.

Se puede despreciar los efectos de pérdida de calor a través de las aristas y vértices.

Se tiene un flujo unidimensional en cada pared. Dé tablas se tiene K=0.45 W/m oC

Calculo de calor; el calor fluye a través de las tres parejas de paredes, y se calcula mediante la ecuación de Fourier

Q=K × A(T1−T 2)

L

Tabla 2. Flujo de calor desprendido.

Tiempo (min.)

Flujo calorífico en las paredes del par A

Flujo calorífico en las paredes del par B

Flujo calorífico en las paredes del par C

Q total (watts)

0.00 1.51 2.57 2.55 6.632.00 45.34 77.41 76.89 199.634.00 72.30 123.45 122.61 318.356.00 87.66 149.68 148.67 386.008.00 96.09 164.08 162.97 423.1510.00 98.05 167.42 166.29 431.7712.00 100.46 171.54 170.38 442.3814.00 103.78 177.20 176.00 456.97

Grafica 1 . perdida de calor

0.002.00

4.006.00

8.0010.00

12.0014.00

16.000.00

50.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.00500.00

Calor unidireccional desprendido en la mufla

Calor en la Pareja ACalor en la pareja BCalor en la pareja CCalor total

Tiempo (min)

Calo

r (W

)

2INFORME: FENOMENOS DE TRANSPORTE 2

DETERMINACIÓN DE PÉRDIDAS DE CALOR UNIDIMENSIONAL Y BIDIMENSIONAL DE UN SISTEMA

FORMA BIDIMENCIONALSp= A/L calor en la paredes.

Sb= 0.54 L calor en los bordes.

Sv= 0.15X calor en los vértices.

Stotal0 Sp +Sb +Sv

Transferencia de calor =Stotal x K x variación de temperatura

Tabla 3. Transferencia de calor bidimensional.

Tiempo(min.)

S Paredes

SBordes

S Vértices

STotal

Transferencia (W)

0 14.739 1.179 0.016 15.934 7.1702 14.739 1.179 0.016 15.934 215.8204 14.739 1.179 0.016 15.934 344.1656 14.739 1.179 0.016 15.934 417.3008 14.739 1.179 0.016 15.934 457.453

10 14.739 1.179 0.016 15.934 466.77412 14.739 1.179 0.016 15.934 478.24614 14.739 1.179 0.016 15.934 494.021

Grafico 2.Transferencia de calor.

0 2 4 6 8 10 12 14 160.000

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

Perdida de calor bidimencional en la mufla cada 2 minutos

Perdida de calor en la mufla

Tiempo (min)

Calo

r (W

)

Hay una mayor pérdida de calor del sistema en la forma bidimensional esto debido a que se toma en consideración las perdidas en los bordes y vértices.

3INFORME: FENOMENOS DE TRANSPORTE 2