La Via Lactea

Universidad Nacional de Salta. Maestría en Energías Renovables.

Facultad de Ciencias Exactas. Módulo 1 – Año 2009

Trabajo de laboratorio Nº 2.

Transferencia de calor por convección / radiación.

Objetivo: Determinación de coeficientes de transferencia de calor por convección / radiación

Descripción: En esta experiencia se tienen dos recipientes de aluminio, los cuales tienen forma de placas, de 0,3X0,02X0,285 m3 de iguales dimensiones. Una de ellas está pintada de color negro mate y la otra es plateada. Se colocó en el interior de las mismas agua caliente a una temperatura aproximada de 63ºC.

Hipótesis:

· Los dos recipientes perderán calor por convección y radiación, al estar en contacto con el aire exterior. En principio suponemos que el recipiente negro perderá calor más rápido que el plateado, debido a que posee una mayor emisividad.

· La temperatura de la superficie en cada recipiente es igual a la temperatura del agua contenida en cada recipiente.

· Despreciamos las pérdidas por conducción a través de las paredes de cada recipiente.

Actividades:

Se midió cada 10 min la temperatura del agua en cada uno de los recipientes y la temperatura del ambiente, durante 1hora y media. (En el medio de cada intervalo se mezcló el agua para romper los estratos que se forman en la misma).

Dos recipientes rectangulares Agitación del fluido

Foto 1. Dispositivo experimental

Tiempo (s) Tplacanegra Tplacaplateada Tambiente

0 63,8 64,8 17.5

600 56,1 58,1 17.8

1200 50,2 52,7 17.5

1800 47,6 50,3 17.9

2400 43,5 46,5 16.9

3000 40,6 43,8 16.9

3600 37,5 40,7 16.8

4200 35,5 38,6 16.7

4800 33,8 36,9 16.7

5400 31,7 34,7 17.2

Tabla 1 – Temperaturas medidas.

Se planteó el símil eléctrico a ser utilizado en el Programa SIMUSOL, el cual nos permitió comparar los resultados simulados con los obtenidos experimentalmente. A partir de esta comparación se fue ajustando el coeficiente de transferencia de calor convectivo (h) y el de la emisividad ( e) para la transferencia de calor radiativa hasta obtener los valores adecuados.

Caso 1: Placa negra, pérdida convectiva.

Gráfico 1 – Diagrama DIA.

Tiempo (s) Tmedidanegra Testimadanegra Dif. Cuadrática

0 63,8 64 0,04

600 56,1 57,75 2,7225

1200 50,2 51,66 2,1316

1800 47,6 47,17 0,1849

2400 43,5 43,27 0,0529

3000 40,6 39,35 1,5625

3600 37,5 36,47 1,0609

4200 35,5 33,97 2,3409

4800 33,8 31,79 4,0401

5400 31,7 29,89 3,2761

Error cuadrático Medio 1,319560533

Tabla 2 - Comparación de los datos experimentales con los simulados

y el correspondiente Error cuadrático medio.

Gráfico 2 - Ajuste de los datos experimentales con los simulados.

h (estimado) = 19 W/m2°C

Caso 2: Placa plateada, pérdida convectiva.

Gráfico 3 – Diagrama DIA.

Tiempo (s) Tmedidaplateada Testimadaplateada Diferencia

0 64,8 65 0,04

600 58,1 59,57 2,1609

1200 52,7 54,14 2,0736

1800 50,3 50,05 0,0625

2400 46,5 46,41 0,0081

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