Evaluar el efecto de la emisividad sobre el flujo de calor en distintos puntos del espacio

Objetivo

La realización del taller tiene como objetivos:

• Evaluar el efecto de la emisividad sobre el flujo de calor en distintos puntos del espacio.
• Evaluar la validez de la ley de Lambert de la distancia
• Evaluar la validez de la ley de Lambert del coseno

Primero se procede a abrir el archivo “radiación.e2d”, dentro del cual se encuentra modelado bidimensionalmente el aparato experimental GUNT WL362, el cual consiste en un bloque emisor de radiación, que se encuentra a una temperatura constante de 80 °C, cubierto de bloques aislantes por 3 de sus 4 lados, dejando el lado derecho abierto para emitir energía. En primera instancia, se instalan 12 sensores a una distancia equidistante uno de otro en el eje x,  manteniendo la misma coordenada y que la superficie del bloque emisor. Luego, se procede a correr el experimento, donde se analiza el perfil de calor existente a través del eje x. Además, se procede a variar la emisividad del bloque, para analizar como varía el flujo de calor respecto al valor de la emisividad.

Para el segundo experimento, se procede a posicionar 7 sensores a una misma distancia del centro de la superficie del bloque emisor, variando cada 30° la posición mediante una semicircunferencia imaginaria, donde se utiliza tanto el seno como el coseno para lograr los valores correcto de posicionamiento para cada sensor. Luego, se procede a correr el programa, donde se mide el perfil de flujo de calor mediante la variación del ángulo del sensor respecto a la normal, manteniendo el valor de su emisividad constante

SUPUESTOS

• No se considera efecto convectivo del aire
• Emisor se comporta como cuerpo negro
• Trasmisión de Q en el eje X

[pic 1]

Mediante el análisis de gráfio X ,se aprecia que para las 3 emisividades, el flujo de calor aumenta de manera exponencial a medida que disminuye la distancia, por lo que su función queda descrita según la siguiente formula :

Q = C*1/d^x

Donde C corresponde a una constante. Se observa que a mayor emisividad de la fuente, mayor es el flujo de calor captado por cada uno de los sensores. Además, para una misma distancia d, el valor del flujo de calor varía en la misma proporción en que varía la emisividad de la superficie.

Para poder analizar el fujo de manera mas simplificada, se aplica la función logaritmo natural a los valores de Q y d, donde los valores de la distancia se multiplican por 100 para evitar valores negativos en la función logarítmica. El resultado obtenido se modela mediante los gráficos X Y Z

[pic 2] [pic 3] [pic 4]

Aplicando logaritmo a la formula de calor descrita anteriormente, se obtiene

log (Q) = log(C) + nlog(d)

donde n corresponde a la pendiente de la función descrita en los gráficos X Y Z. Los valores obtenidos se describen mediante la tabla X

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