Determinación del perfil de temperatura durante la conducción radial ante diferentes velocidades de generación de energía dentro de un disco

 CONDUCCION EN REGIMEN ESTACIONARIO[pic 1]

“Determinación del perfil de temperatura durante la conducción radial ante diferentes velocidades de generación de energía dentro de un disco”

_Baker, Melkin__                _9-745-2461_                

_Castillo, Luis___                _9-748-1869_                

_Gonzalez, Ednita                _9-752-2080_

_Loo, Antonio__                _8-917-153__

_Vega, Larissa_                _6-719-2480_

Facultad de Ingeniería Eléctrica, UTP Panamá.

4 de junio, 2018.

[pic 2]

RESUMEN

En el siguiente informe de laboratorio, se desarrollará la conducción radial en un disco de latón, con un espesor pequeño, en el cual se determinará la razón de transferencia de calor por varios métodos, utilizando en ciertos casos el valor de la conductividad térmica K del latón, calculada en el laboratorio 1.

Durante la conducción radial se dan diferentes variaciones de velocidades en la conducción del disco. Mediante las temperaturas obtenidas, debemos sacar el gradiente de temperatura con diferentes graficas como semilogarítmica y así calcular el calor.

OBJETIVOS

1. Analizar la conducción unidimensional de calor en la dirección radial que se da en sólidos en donde se tiene generación de calor durante régimen estacionario.

MARCO TEORICO

Hasta el momento solo se ha estudiado la conducción lineal a través de una barra de sección transversal circular. La principal diferencia entre la conducción axial y la radial bajo las condiciones estudiadas, es que la temperatura para esta última ya no es función lineal de la coordenada espacial.

Si suponemos condiciones de estado estacionario, flujo unidimensional, sin generación de calor (Ġ=0) y con conductividad térmica constante, el balance de energía para un el elemento delgado y largo con forma de casco cilíndrico observado en la figura 3 puede expresarse como:

[pic 3]

[pic 4]

 Integrando dos veces la ecuación (7) obtenemos T(r):

[pic 5]

En donde  y  representan las constantes de integración dependientes de las condiciones de frontera. Aquí se puede ver que la temperatura es una función logarítmica del radio.[pic 6][pic 7]

Debe recordarse que en caso de generación de calor la ecuación (3) debe rescribirse como:

 [pic 8]

MATERIALES

1. Modulo TXC-CR de EDIBON

PROCEDIMIENTOS

1. Encienda el computador y abra el programa SCADA TXC-CL
2. Compruebe que la resistencia y que todos los sensores de temperatura han sido conectados; también compruebe que la muestra de acero inoxidable esté alineada con los cilindros fijos. Encienda la interface.
3. Cree un flujo de agua de refrigeración de 2 L/min por medio de la válvula SC-2.
4. Fije una potencia para la resistencia de 10 W (lectura tomada por medio de SW-1) con el controlador de potencia.
5. Espere a que el sistema se estabilice y alcance condiciones estacionarias. Complete la Tabla 1.
6. Repita los pasos anteriores para una potencia de 20, y 30 W.

Nota: Una vez censadas las variables estas son tratadas para la salida de una señal compatible con el ordenador, lo que permite a través del software el registro, la visualización, el manejo, y control del sistema. En caso de tener alguna duda acérquese al instructor de laboratorio.

CALCULOS Y RESUTADOS

1.  Complete la siguiente tabla

Tabla N°1. Variación de la temperatura en °C en la dirección radial del disco, y del agua de refrigeración tanto a la entrada como a la salida para diferentes razones de generación de calor dentro del elemento

1. Para una razón de generación de calor de 10 W grafique “T(°C) vs r(m)”. Donde T representa la temperatura, y r la posición radial en el disco. Tome como referencia el centro del disco; ha de recordarse que los sensores de temperatura se encuentran espaciados cada 10 mm.

Para una potencia de 10 W:[pic 9]

Tabla N°2. Potencia de 10 W.

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