Conveccion Forzada

Práctica 5

“Convección Forzada”

Introducción

Existen tres formas de transferencia de calor en la naturaleza: conducción, convección y radiación. La conducción se da solo en medios solidos o en fluidos que no fluyan, la convección, se da por el movimiento de un fluido, ya se natural o inducido. La convección acelera la transferencia de calor ocasionando que al fluir, al área entre fluido frio y caliente se incremente.

La convección se clasifica como convección natural (o libre) y forzada, dependiendo de la manera en que se inicia el movimiento del fluido. En la convección forzada se obliga a que el fluido fluya sobre una superficie o en un tubo por medios externos, como una bomba o un ventilador. En la convección natural, cualquier movimiento del fluido es causado por medios naturales, como el efecto de flotación, el cual se manifiesta como la subida del fluido caliente y la caída del fluido frío. La convección también se clasifica como interna o externa, dependiendo de si se obliga al fluido a fluir sobre una superficie o en un canal.

La ecuación que modela la convección es la conocida como la ley de enfriamiento de Newton:

q=Ah(Tp-T∞)

A.- Área de la placa

q.- Potencia suministrada

Tp.- Temperatura de la placa

T∞.-Temperatura del aire

h.- Coeficiente de transferencia de calor por convección

Objetivo

Obtener el coeficiente de convección del aire mediante experimentación y comparar con el teórico.

Diagrama Experimental

Desarrollo de la práctica

Se forzó a pasar aire a través de un ducto con ayuda de un ventilador, se midió la velocidad del aire y su temperatura al final del ducto. Una placa se calentó con una resistencia eléctrica, la temperatura de la placa también se midió.

Con ayuda de la temperatura de la placa y de la temperatura lejos de la placa, se calcula la temperatura de película, con la cual se determinan el Cp, la viscosidad dinámica y la conductividad térmica en tablas.

Tabla de datos

V 0.7

Tp 73.1

T∞ 21.9

q 20.5

k 0.02699

ρ 0.8333

µ 0.000181

Dh 0.1

Resultados

Tabla de propiedades evaluadas

Tf µ Cp k

47.5 0.000181 1007 0.02699

Tabla de Resultados

L 0.1

Re 56.768

Pr 0.877

hteo 8.924

hexp 40.039

Conclusiones

La convección forzada es un método eficiente para enfriar superficies, su uso más común es en las computadoras que cuentan con ventiladores de enfriamiento, es de suma importancia conocer el coeficiente de transferencia de calor por convección y geometrías en estos diseños para asegurar que el equipo nunca pase de una temperatura para prevenir daños o mal funcionamiento. En la práctica,

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