INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXCALI

Ingeniería Química

Laboratorio Integral I

Practica #9:

“Determinación del coeficiente de transferencia de calor”

Pérez Hernández Paola Carolina:

Lic. Norman Edilberto Rivera Pazos

Mexicali, B.C., a viernes 12 de diciembre del 2014.

“Determinación del coeficiente de transferencia de calor”

Objetivo

Determinar el coeficiente de transferencia de calor (h), utilizando “Ley de enfriamiento de

Newton” y datos obtenidos experimentalmente.

Marco Teórico

La transferencia de calor por medio de una masa fluida se le llama convección. Cuando un

fluido se caliente se mueve hacia fuera de la fuente de calor, transportando consigo energía.

La convección por encima de una superficie caliente ocurre porque, cuando se calienta el

aire en contacto con la superficie, este se expande, se hace menos denso y se eleva.

Generalmente, la convección se da de un sólido a un fluido, pero también puede utilizarse

cuando el fluido se enfría, entonces la velocidad de flujo de calor dependerá del área y la

diferencia de temperatura entre el sólido y el fluido. Entonces se puede escribir de la

manera:

Donde es el flujo de calor hacia el fluido ( ⁄ ), la diferencia de temperaturas

entre el sólido y el fluido, y el coeficiente de proporcionalidad se denomina coeficiente

de transmisión de calor o coeficiente de película ( ⁄ ). A esta ecuación se le

denomina “Ley de Enfriamiento de Newton”.

La convección se clasifica en natural y forzada. En la convección forzada se obliga al fluido

a fluir mediante medios externos, a diferencia de la convección natural, que como su

nombre lo indica el movimiento del fluido es por causas naturales.

Materiales y Reactivos

Materiales:

Vaso de ppt. (50 ml)

Soporte Universal (2)

Pinzas para soporte universal (3)

Secadora

Tubo de cobre con aislamiento

Cronómetro

Termómetro

Termómetro Infrarrojo

Probeta (25 ml)

Reactivos:

Agua

Procedimiento

Con el soporte universal y las pinzas se sostiene la secadora verticalmente de

manera que el aire caliente salga hacia arriba.

Con la probeta se añaden 25 ml de agua al vaso de ppt.

Con el otro soporte universal se sostiene sobre la secadora el vaso de ppt. o el tubo

de cobre, según sea el caso.

Con el termómetro se toma la temperatura inicial y final del agua, así como la

temperatura del aire emitido por la secadora.

Con el agua se calcula el flujo de calor que la secadora transfiere al agua.

Con el termómetro infrarrojo se toma la temperatura del tubo de cobre.

Con el cronometro se calcula el tiempo en el que se tiene un flujo estable.

Cálculos y Resultados

Datos del agua:

Datos del tubo de cobre:

Datos del aire:

Aire Temperatura (°C)

Sale de la secadora 48

Del ambiente 25.4

Formulas:

Para obtener “ ” a partir del agua:

Para obtener :

( )

( )

Suponiendo un flujo estacionario y un sistema adiabático, por la ley de la conservación de

la energía:

Sustituyendo :

( )

( )

Suponiendo que el flujo de calor transferido de la secadora al agua es el mismo que

transfiere la secadora al tubo de cobre, esta se sustituye en la ecuación para obtener . En la

tabla anterior, se obtuvo utilizando la temperatura del aire del ambiente y la del

(°C)

(°C)

(°C)

24 26 2

(°C)

(°C)

33.6 24.4

cobre. En se utilizó la temperatura del aire que sale de la secadora y el aire de la cara

del cobre.

Sustituyendo valores y calculando se tiene:

( ) ( ⁄ ) (

⁄ )

6.967 2369.61 164.56

A continuación se muestra una tabla con valores de para diferentes agua y aire, donde se

puede comparar con el valor obtenido experimentalmente.

Conclusión

Comparando los resultados obtenidos experimentalmente con la tabla mostrada, se puede

concluir que no se obtuvo el valor por convección libre pero pudimos obtener un resultado

aceptable para la convección forzada.

Algunos factores que pudieron afectar en la obtención del coeficiente de convección libre,

fue el tiempo en el que se calentó, el material utilizado, etc.

Bibliografía

(s.f.). Obtenido de

http://www.telecable.es/personales/albatros1/calor/transferencia_de_calor_05_conv

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(s.f.). Obtenido de http://www.cecatherm.com/calefaccion-radiante/radiacion-conveccion-

conduccion

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http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4070035/lecciones/cap4/lecc

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Bird, R. B., Steart, W. E., & Lightfoot, E. N. (1982). Fenómenos de Transporte. España:

REVERTÉ.

Nave, M. O. (s.f.). hypherPhysics. Obtenido de http://hyperphysics.phy-

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