TRABAJO3 transferencia de calor.docx

8/18/2019 TRABAJO3 transferencia de calor.docx

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TRABAJO #3

Se analiza la transferencia de calor en una ducha eléctrica

Nombre: Valeria Céspedes Mena

(1) Cálculo del fujo de calor medido con el fujo volumétrico de agua,la densidad y la dierencia de temperaturas de entrada y salida delagua.() Cálculo del per!l de temperaturas dentro de la resistencia

eléctrica. (") cálculo de la temperatura de super!cie de laresistencia.

1 Antecedentes

#l o$jetivo de este tra$ajo es determinar el fujo de calor medido con

el fujo volumétrico del agua en una duc%a eléctrica mediante

cálculos relacionados a la transmisi&n de calor, además encontrar un

per!l de temperaturas para la generaci&n de calor en la resistencia

del dispositivo.

! "undamento terico

#s una resistencia eléctrica incorporada al ca$e'al de la duc%a para

calentar el agua ue fuye. ue inventado en *rasil y es ampliamente

utili'ado desde su creaci&n, la duc%a eléctrica es una especie de

electrodoméstico, muy com+n en los pases de -mérica del ur. /as

duc%as eléctricas uncionan como una máuina de caé, pero con un

fujo de agua más grande.

Cuando el agua fuye en el interior, la presi&n se infa como un

diaragma ue cierra los contactos eléctricos de la $o$ina del

calentador. 0na ve' ue el agua se detiene, el dispositivo se apaga

automáticamente. 0na duc%a eléctrica utili'a una corriente de tres

niveles de temperatura $aja (,2 34), alta (2,2 34) o ro (54), para

utili'ar con un sistema de caleacci&n central o en temporadas de

calor.

/a inormaci&n ue se puede o$tener del catálogo de /oren'etti so$re

la duc%a es la siguiente



6/os +ltimos datos de am$as ta$las corresponden a la duc%a utili'ada

en el tra$ajo, ya ue esta tiene un uncionamiento con un voltaje

igual a 5 V.

-dicionalmente podemos incluir el dato de resistencia 7 8 9.""" :.



3 $esarrollo

;ara el cálculo del fujo de calor medido con el fujo volumétrico de

agua, la densidad y la dierencia de temperaturas de entrada y salida

del agua.

;rimeramente se %i'o medidas en la duc%a con la ayuda de un

cronometro y una pro$eta de cocina.

<iempo t (s) Volumen V (l) Volumen V (m")Medida 1 "5 ".19 5.55"19

Medida "5 ".1 5.55"1Medida " "5 ".12 5.55"12Medida = "5 ".1 5.55"1

5.55"1"2

V =V

t =

0.003135

30=1.045 ∙10

−4m

3/s

- continuaci&n de$emos determinar, mediante el uso de un

term&metro, la temperatura del agua antes y después de entrar a laduc%a

T i=15℃ T ducha=32℃

a$iendo los siguientes datos

<emperatura < ( ℃ ) Capacidad calor!ca Cp

(3>?@g@)

ρ (@g?m")

12.2 =.1A2 1555



;odemos calcular el valor del calor mediante la siguiente ecuaci&n

q= m∗Cp∗(T ducha−T i )

q= ρ∗´V ∗Cp∗(T ducha−T i )

q=1000∗1.045 ∙10−4∗4.185∗(32−15 )=7.4347

kJ

s

q=7.4347kW

;ara el cálculo del per!l de temperaturas dentro de la resistencia

eléctrica.

;ara poder %acer el análisis de la duc%a necesitamos conocer el área

ue ocupa de la resistencia (el cual se asemejara a un cilindro) y por

lo tanto el diámetro de la resistencia y su longitud o el n+mero de

espiras ue tiene la resistencia, en este caso los valores son de 9.B=

mm de diámetro y 15 espiras.

L=π ∗ D∗numero de vueltas=π ∗7.94 ∙10−3∗120=2.9933m .

agua

B555 4?m6@

@ lat&n D2 4?m6@ (382B 5EC) y (3891 155EC)



-2π ∗r∗l 8 2

π ∗7.94 ∙10−3

2∗2.9933=0.07467m

2

V π ∗ D2

4 ∗l=

π ∗(7.94 ∙10−3 )2

4 ∗2.9933=1.4821 ∙10

−4m

3

-l tener un calor 8 7.4347 kW , se puede %allar un per!l de

temperaturas en el interior de la resistencia

T i =T s+ q

4∗ K ∗( R2−r

2 )

q=q∗V = q∗π ∗r

2

∗l

q=−h∗ ∗!T

{T i=T 1+ q4∗65

∗((7.94 ∙10−3

2 )2

−r2)

q=q∗1.4821 ∙10−4

q=−9000∗0.07467∗(32−T 1)

{ q=5.01624 ∙107 W

m3

T 1=43.0636℃

T i=192932∗(0.000223−r2)

T i =192932∗(0.000223−r2)

;ara el cálculo de la temperatura de super!cie de la resistencia

{ q=5.01624 ∙107 W

m3

T 1=43.0636℃

T i=192932∗(0.000223−r2)=192932∗(0.000223−0

2)

T i =43.094℃



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