Practica 11
- 1. Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico de Mexicali Materia: Laboratorio Integral I Profesor: Rivera Pasos Norman Edilberto Práctica # 11: Eficiencia y calor en aletas. Integrantes: Gamboa Coronel Joel Espinoza García Jorge Armando Medina Padilla Sarah Elizabeth Sandoval Hernández Diana Carrera: Ing. Química Mexicali B.C. A 02 de Mayo del 2017.
- 2. Título: Eficiencia y calor en aletas. Objetivo: Determinar la eficiencia y el calor disipado cuando se tienen superficies extendidas. Objetivos específicos: Determinar el calor que disipa la aleta. Calcular la eficiencia de la aleta utilizando el calor disipado. Marco teórico. Superficies extendidas La razón de la transferencia de calor desde una superficie que está a una temperatura Ts hacia el medio circundante que está a T∞ se expresa por la ley de Newton del enfriamiento como, TThAQ sr donde As es el área superficial de transferencia de calor y h es el coeficiente de transferencia de calor por convección. Cuando las temperaturas Ts y T∞ se fijan por consideraciones de diseño, como con frecuencia es el caso, existen dos maneras de incrementar la razón de la transferencia de calor: aumentar el coeficiente de transferencia de calor por convección, h, o aumentar el área superficial As. El aumento de h puede requerir la instalación de una bomba o ventilador, o reemplazar el existente con uno más grande, pero este procedimiento puede no ser práctico o adecuado. La alternativa es aumentar el área superficial al agregar unas superficies extendidas llamadas aletas, hechas de materiales intensamente conductores como el aluminio. Las superficies con aletas se fabrican al extruir, soldar o envolver una delgada lámina metálica sobre una superficie. Las aletas mejoran la transferencia de calor desde una superficie al exponer un área más grande a la convección y la radiación. Las superficies con aletas son de uso común en la práctica para mejorar la transferencia de calor y a menudo incrementan la razón de esa transferencia desde una superficie varias veces. El radiador del automóvil, es un ejemplo de una superficie con aletas. Ecuación de la aleta Considere un elemento de volumen en una aleta, en la ubicación x, que tienen una longitud dx, un área de sección transversal de Ac y un perímetro de p En condiciones estacionarias, el balance de energía sobre este elemento de volumen se puede expresar como
- 3. Eficiencia de la aleta En el caso límite de resistencia térmica cero o conductividad térmica infinita (k → ∞), la temperatura de la aleta es uniforme al valor de la temperatura de la base de Tb. En este caso, la transferencia de calor desde la aleta será máxima y se puede expresar como TThAQ baletaaleta max, Sin embargo, en realidad la temperatura de la aleta cae a lo largo de ella y, por lo tanto, la transferencia de calor desde la misma será menor debido a la diferencia decreciente en la temperatura, T(x) - T∞, hacia la punta. Para considerar el efecto de esta disminución en la temperatura sobre la transferencia de calor, se define una eficiencia de la aleta como baseladeatemperaturlaatodaestuvierasialetaladesdecalordeiaransferencladeidealrazon aletaladesdecalordeiaransferencladerealrazon Q Q aleta aleta aleta max, Eficiencia y áreas de superficie de configuraciones comunes de aletas Materiales. Parrilla eléctrica Matriz de 500ml Termómetro de mercurio Termómetro infrarrojo Recipiente con aletas de aluzinc Agua Procedimiento. 1. Calentamos agua hasta 85˚C 2. Verter el agua dentro del recipiente con aletas y dejamos fluir el calor 3. Medir temperaturas en el inicio y final de la aleta hasta un punto que se mantenga casi constante. 4. Medir las dimensiones del recipiente
- 4. 2pR1 Raiz(2pkt) DT m mR1 mR2 K0mR1) K1(mR1) K1(mR2) R1 0.03025 0.190066356 0.763678768 25.2 23.2094164 0.70208485 1.70008975 0.66476886 1.37897696 45.952547 R2 0.07325 h 25 k 66.3 t 0.0014 (2/pK0mR1) (2/pK1(mR1) (2/pK1(mR2) qmax= -0.66645386 T0 323.35 0.423205 0.877884 29.2543 T∞ 298.15 I0(mR1) I1(mR1) I1(mR2) 1.12706 0.206073 0.022062 Flujo de Calor Máximo Funciones Bessel a ingresar 0.62698413 R2C= 0.07395 mR2C= 1.71633634 (2/pK0mR1) (2/pK1(mR1) (2/pK1(mR2C) K0mR1) K1(mR1) K1(mR2C) C2= 0.57245585 0.423205 0.877884 0.130307 0.66476886 1.37897696 0.20468576 I0(mR1) I1(mR1) I1(mR2C) 1.12706 0.206073 1.21546 Funciones Bessel a ingresar Eficiencia Geométrica de Referencia ref 0.9004989 Según la geometría Cálculos y resultados. 2pR1 Raiz(2pkt) DT m mR1 mR2 K0mR1) K1(mR1) K1(mR2) R1 0.03025 0.190066356 0.763678768 15.8 23.2094164 0.70208485 1.70008975 0.66476886 1.37897696 45.952547 R2 0.07325 h 25 k 66.3 t 0.0014 (2/pK0mR1) (2/pK1(mR1) (2/pK1(mR2) q= -0.41785599 T0 313.95 0.423205 0.877884 29.2543 T∞ 298.15 I0(mR1) I1(mR1) I1(mR2) 1.12706 0.206073 0.022062 Funciones Bessel aingresar Flujo de CalorReal
- 5. Análisis: Para esta practica se eligio un objeto con superficies extendidas de geometria circular y con ayuda de un fluido caliente se vertio en el cilindro con aletas para tomar las temperaturas de la aleta una vez que el flujo de calor este estacionario. Conclusión. Los resultados que se obtuvieron fue que la eficiencia de la aleta geométrica es de 0.9 y la real es de 0.6, por lo que se concluye que esta diferencia es debido a que las aletas no están bien soldadas alrededor del cilindro y esto interfiere en la trasferencia de calor conducción del cilindro a la aleta. Bibliografía. Cengel, Y. (2011). Transferencia de calor y masa (4ta ed.). México: McGraw- Hill/INTERAMERICANA EDITORES. Manrique, J. (2002). Transferencia de calor (2da ed.). México: OXFORD UNIVE RSITY PRESS.