informe 4 (conduccion)
Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica Ingeniería Electromecánica Laboratorio de Transferen
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- JuanJuliánLeeDelegado
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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Eléctrica Ingeniería Electromecánica
Laboratorio de Transferencia de Calor Grupo 1-IE-141 (A)
Informe # 4
“Efecto de los cambios de sección transversal en la conducción axial a través de una barra segmentada”
Candanedo, Julio 1047 Lee, Juan 342 Navarro, Vicente 1580
8-8898-8889-741-
Méndez, José 1184
8-894-
Sasamoto, Adrián 2414
PE-12-
Marco Teórico
La conducción de calor o transmisión de calor por conducción es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, por el que el calor fluye desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que está en contacto con el primero. La propiedad física de los materiales que determina su capacidad para conducir el calor es la conductividad térmica. La propiedad inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
La resistencia térmica de un material representa la capacidad del material de oponerse al flujo del calor. En el caso de materiales homogéneos es la razón entre el espesor y la conductividad térmica del material; en materiales no homogéneos la resistencia es el inverso de la conductancia térmica.
RESULTADOS 1. Para un razón de generación de calor de 10W Sensor ST – 1 ST – 2 ST – 3 ST – 4 ST – 5 ST – 6 ST - 7 ST – 8 ST – 9 ST – 10 ST – 11 ST – 12 ST – 13 -
T (°C) 56.592 55.931 54.336 54.548 49.236 43.822 39.786 31.786 30.206 30.408 31.296 29.768 30.020
Se hizo una gráfica para cada sección.
d=25mm → A = 0.0004908 m2
X (mm) 0 10 20 30 43 53 63 78 88 98 108
Entrada de calor 57.000 56.000
f(x) = - 0.77x + 57.28
55.000 54.000 53.000 0
10
20
30
Region intercambiable 60.000 50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0.000
f(x) = - 4.73x + 53.73
43
53
63
Seccion de refrigeración 32.000 31.500 31.000 30.500 30.000 29.500 29.000
f(x) = - 0.69x + 32.18
78
-
98
108
Se halló la media aritmética de las pendientes: Media aritmética
-
88
-
0.960 9
Se comprueba que el gradiente de temperatura en la sección A y C es el mismo.
30.408−30.206 =( ( 54.548−54.336 ) ) 10 10 0.202 = ( 0.212 10 ) ( 10 ) 0.0212⩬ 0.0202
-
−A a
A partir del gradiente de temperatura y del área de sección transversal de la sección A o C, calcule el gradiente de temperatura en la sección B. Recordando que para esta experiencia el cilindro empleando en la sección B tiene un diámetro de 10 mm.
( dTdx )=−A ( dTdx )=− A ( dTdx ) b
Aa Ab
c
( )( ) ( ) dT dT = dx a dx
b
0.0004908 ( dTdx ) =(−0.7726) ( 0.00007854 ) b
( dTdx ) =−5 b
d=25mm → A = 0.0004908 m2
2. Para un razón de generación de calor de 20W Sensor ST – 1 ST – 2 ST – 3 ST – 4 ST – 5 ST – 6 ST - 7 ST – 8
T (°C) 78.836 76.490 74.024 74.248 65.498 55.648 48.273 34.528
X (mm) 0 10 20 30 43 53 63 78
ST – 9 ST – 10 ST – 11 ST – 12 ST – 13 -
88 98 108
32.313 32.070 32.743 30.362 30.016
Se hizo una gráfica para cada sección.
Entrada de calor 80.000 78.000
f(x) = - 1.62x + 79.96
76.000 74.000 72.000 70.000 0
10
20
30
Region intercambiable 80.000 60.000
f(x) = - 8.61x + 73.7
40.000 20.000 0.000 43
53
63
Seccion de refrigeración 35.000 34.000
f(x) = - 1.23x + 35.43
33.000 32.000 31.000 30.000 78
88
98
108
-
Se halló la media aritmética de las pendientes: Media aritmética
-
-
3.812 5
Se comprueba que el gradiente de temperatura en la sección A y C es el mismo.
( 74.024−74.248 )=( 32.070−32.313 ) 10 10 0.243 =( ( 0.224 ) 10 10 ) 0.0224 ⩬ 0.0243
-
−A a
A partir del gradiente de temperatura y del área de sección transversal de la sección A o C, calcule el gradiente de temperatura en la sección B. Recordando que para esta experiencia el cilindro empleando en la sección B tiene un diámetro de 10 mm.
( dTdx )=−A ( dTdx )=− A ( dTdx ) b
Aa Ab
c
dT dT = ( ) ( ( ) dx dx ) a
b
0.0004908 ( dTdx ) =(−1.6231) ( 0.00007854 ) b
( dTdx ) =10.50 b
Preguntas
1. Para un medio de conductividad térmica constante y en condiciones estacionarias, ¿Qué relación existe entre la razón de áreas transversales (de magnitudes diferentes), y la razón de gradientes de temperatura? −A a
Aa Ab
( dTdx )=−A ( dTdx ) b
( )( ) ( ) dT dT = dx a dx
b
2. ¿Existe similitud entre el gradiente de temperatura de la sección B calculado y el obtenido por medio de regresión lineal? De haber diferencias ¿a qué cree q se deban? -
Si, son bastante cercana pero debido al error de medición que probablemente tuvo la máquina, existe una diferencia significativa.
Conclusión Pudimos observar los cambios que surgen en la conducción de calor axial en una barra, cuando se cambia el área transversal de los segmentos que conforman dicha barra. Pudimos apreciar que el comportamiento de la conducción de calor es directamente proporcional al área de sección transversal del la barra.
Apreciamos también que al cambiar el área de sección transversal de la barra, al comparar el gradiente de temperatura de la sección alterada con respecto al gradiente de temperatura anterior, los gradientes son inversamente proporcionales a la magnitud de las áreas de sección transversal.