UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER Facultad de Ingenieras fisicomecnicas- Escuela de Ingeniera Mecnica Enero 24, 2012, Bucaramanga, Santander, COLOMBIA

LABORATORIO DE SISTEMAS TERMICOS.LABORATORIO DE CONVECCIN.

Andrs Mauricio Nio Avendao. Cd.: 2073588 Bucaramanga, Santander, Colombia. Dairo Alvarez Len. Cd.: 2073075 Bucaramanga, Santander, Colombia. John Jairo Bueno. Cd.: 2061488 Bucaramanga, Santander, Colombia.

Nin del Mar cortes. Cod:2073726 Bucaramanga, Santander, Colombia. Jessica nieto. Cod:2053024 Bucaramanga, Santander, Colombia. Rafael Andrs Figueroa. Cod:2073585 Bucaramanga, Santander, Colombia.

ventilador que impulse el fluido sobre la INTRODUCCION Cuando un fluido en movimiento pasa sobre un cuerpo slido fluye dentro de un canal y si las temperaturas del fluido y del slido o del canal son diferentes, habr transferencia de calor entre el fluido y la superficie slida debido al movimiento relativo entre el fluido y la superficie, a este mecanismo de transferencia de calor se da el nombre de Conveccin, que implica los efectos combinados de la conduccin en la primera capa de fluido y del movimiento del fluido. Se dice que la transferencia de calor es por Conveccin Forzada si el movimiento es inducido artificialmente, digamos con una bomba un superficie; y que la transferencia de calor es por Conveccin Libre (o Natural), si el movimiento del fluido es ocasionado por fuerzas de empuje debidas a diferencias de densidad causadas por diferencias de temperaturas en el fluido El objetivo principal de esta prctica de

laboratorio fue observar la veracidad de las leyes de nuestro curso de transferencia de calor, en este caso, para los fenmenos de conveccin forzada y natural, comparando sus resultados con los datos medidos experimentalmente, determinando as la aproximacin de las correlaciones empricas.

LABORATORIO DE SISTEMAS TERMICOS I PRACTICA No.6 CONVECCION OBJETIVOS Calcular los coeficientes de transferencia de calor por conveccin para los La transferencia de calor por conveccin depende de las propiedades del fluido, de la superficie en contacto con el fluido y del tipo de flujo. Entre las propiedades del fluido se encuentran: la

fenmenos presentes en el banco. Medir la temperatura de salida del agua lquida que circula por el tubo de cobre tanto terica como experimentalmente. Hallar el valor del de tubo la de temperatura acrlico y

viscosidad dinmica m, la conductividad trmica k, la densidad r. Tambin se podra considerar que depende de la viscosidad cinemtica n, puesto que n = m /r . Entre las propiedades de la superficie que intervienen en la conveccin estn la geometra y la aspereza. El tipo de flujo, laminar o turbulento, tambin influye en la velocidad de transferencia de calor por conveccin. NMEROS ADIMENSIONALES - En el anlisis de la conveccin es prctica comn quitar las dimensiones a las expresiones fsico-matemticas que modelan el mecanismo y agrupar las variables, dando lugar a los nmeros adimensionales. En conveccin se emplean los siguientes nmeros adimensionales: - NMERO DE NUSSELT (Nu).- Representa la relacin que existe entre el calor transferido por conveccin a travs del fluido y el que transferira si slo existiese conduccin.

superficial

compararla con el valor tomado en cada toma de datos. .MARCO TERICO En la transferencia de calor libre o natural un fluido es ms caliente o ms fro y en contacto con una superficie slida, causa una circulacin debido a las diferencias de densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido. La transferencia de calor por conveccin se expresa con la Ley del Enfriamiento de Newton:

se

Donde h es el coeficiente de conveccin ( coeficiente de pelcula), As es el rea del cuerpo en contacto con el fluido, Ts es la temperatura en la superficie del cuerpo y fluido lejos del cuerpo. La conveccin forzada se clasifica a su vez en externa e interna dependiendo de si el flujo de fluido es inteno o externo. El flujo de un fluido se clasifica como interno o externo dependiendo de si se fuerza al fluido a fluir por un canal confinado (superficie interior ) o por una superficie abierta. El flujo de un fluido no limitado por una superficie ( placa, alambre , exterior de un tubo ) es flujo externo. - NMERO DE PRANDTL (Pr).- Representa la relacin que existe entre la difusividad molecular de la cantidad de movimiento y la difusividad es la temperatura del

- En general: donde Lc es la longitudcaracterstica. - Cuanto mayor es el nmero de Nusselt ms eficaz es la conveccin.

LABORATORIO DE SISTEMAS TERMICOS I PRACTICA No.6 CONVECCION molecular del calor o entre el espesor de la capa lmite de velocidad y la capa lmite trmico:

NMERO DE REYNOLDS (Re).- Representa la relacin que existe entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas que actan sobre un elemento de volumen de un fluido. Es un indicativo del tipo de flujo del fluido, laminar o turbulento. CONDESACION POR GOTA: Normalmente, los coeficientes de transferencia de NMERO DE GRASHOF (Gr).- Representa la relacin que existe entre las fuerzas de empuje y las fuerzas viscosas que actan sobre el fluido. Es un indicativo del rgimen de flujo en conveccin natural, equivalente al nmero de Reynolds en conveccin forzada. calor para la condensacin de gotas son un orden de magnitud mayores que los de la condensacin por pelcula. De hecho En aplicaciones de intercambiadores de calor para los que la condensacin de gotas se presenta, otras resistencias trmicas pueden ser

significativamente mas grandes que las que se deben a la condensacin y,por tanto, no se necesitan correlaciones confiables para el proceso de condensacin

- El nmero de Grashof slo se utiliza enconveccin natural. NMERO DE RAYLEIGH (Ra).- Es funcin del nmero de Grashof y del nmero de Prandtl. Su valor es el nmero de Grashof multiplicado por el nmero de Prandtl. PROCEDIMIENTO Montaje: El montaje del banco es el siguiente:

Condensacin por pelcula: el vapor condensante, al ponerse en contacto con la superficie fra, moja el tubo, de manera que se forma una pelcula continua de condensado. 1200