DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD

                    DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD[pic 1]

 TERMICA, K

                Branees Campo (1310023), Mónica Ordóñez (1326558), Jenny Herrera (1126788)

Universidad del Valle, Facultad de Ingeniería,  Escuela de Ingeniería de Alimentos, taller y laboratorio de ingeniería de alimentos V, Cali, Abril de 2016

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INTRODUCCION

La Conductividad Térmica es una propiedad de física, que indica el transporte de energía en un material sólido (se debe a electrones libres) o fluido (ocurre por movimiento molecular). Esta es característica de cada sustancia y mide la capacidad para transferir calor. El coeficiente de conductividad térmica se toma de la definición de transferencia de calor expresada por la ley de Fourier de la conducción del calor como:

?=−????/??

Donde k es la conductividad térmica del material, A es el área perpendicular a la dirección de la transferencia de calor y dT/dx es el gradiente de temperatura                  (Cengel, 2007).

Existen varios métodos conocidos para determinar de manera experimental la Conductividad Térmica, para el desarrollo de la práctica se empleó el método de flujo de calor longitudinal.

El equipo utilizado es el Conducción de Calor HT11 Lineal, donde a través de un disco correspondiente al material deseado (acero inoxidable y aluminio) se hizo pasar un flujo de calor en la dirección axial y se esperó el estado en que las temperaturas estuvieran estables, para así obtener las variables propias de la ecuación lineal de Fourier y poder determinar coeficiente de conductividad.

METODOLOGIA

Para determinar la conductividad térmica del material (Acero Inoxidable y Aluminio) se tenía una pared compuesta de tres cuerpos, uno en la parte superior, otro inferior y el del

medio, en el cual se colocó el material que se le iba a determinar la conductividad térmica. Se conectaron los termopares T1, T2, T3 en la parte superior (cara de calentamiento) y T6, T7 Y T8 en la parte inferior (cara de enfriamiento). Después se puso en operación la unidad de servicio y el software de Armfield donde se ajustó el voltaje a 9 V y luego a 11.9V para el acero inoxidable, el aluminio se ajustó el voltaje a 11.9V. Dependiendo del voltaje se obtuvo una corriente, la cual estaba conectada en la parte superior que llegaba a una resistencia que generaba calor a una temperatura alta. Para establecer la diferencia de temperatura se logró con una resistencia en la parte superior a una temperatura alta fija y en la parte inferior se hizo pasar por medio del baño termostático una corriente de agua fría. Fue necesario esperar un tiempo requerido hasta que los termopares alcanzaran una temperatura constante hasta llegar al equilibrio térmico.

CALCULOS Y RESULTADOS

Potencia del calentador:

[pic 3]Ecuación 1.

Área Transversal:

[pic 4]Ecuación 2.

Temperatura en la sección caliente:

[pic 5]Ecuación 3.

Temperatura en la sección fría:

[pic 6]Ecuación 4.

Diferencia de temperaturas:

[pic 7]Ecuación 5.

Conductividad térmica:

[pic 8]

Ecuación 6.

Con los valores de la tabla 1. (Ver anexos), se empleó las seis ecuaciones mencionadas  anteriormente, obteniendo los resultados experimentales del coeficiente de conductividad K, para el aluminio a 11,9V y para el acero inoxidable a 9V y 11,9V.

Tabla 2. Resultados experimentales de la medición del coeficiente de conductividad k, en el aluminio y acero inoxidable.

En la figura 1, se extrapoló cada línea de temperatura hasta el empalme con la sección intermedia y luego se unió a estos dos puntos para dar el gradiente a través de la sección intermedia

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