PRACTICA 9. DETERMINAR LA PERDIDA DE CALOR EN UNA TUBERIA AISLADA

OBJETIVO: el alumno determinara la pérdida de calor en una tubería de 1 m de longitud con una capa de 5mm de espesor de fibra de vidrio, el

HIPOTESIS: si la pérdida de calor es menor, al igual que la temperatura, el material es un excelente aislante.

TRANSPORTE DE ENERGIA CON GENERACION

Las razones de flujo de calor tratan de la demanda de energía en un sistema dado, cuando se requiere una distribución de temperaturas conveniente para diseñar de manera adecuada el sistema, desde el punto de vista de los materiales. SISTEMAS RADIALES.- Los sistemas cilíndricos y esféricos a menudo experimentan gradientes de temperatura sólo en la dirección radial, y por consiguiente se tratan como unidireccionales. Además bajo condiciones de estado estacionario, sin generación de calor estos sistemas se pueden analizar usando la expresión de la Ley de Fourier en las coordenadas adecuadas.

Paredes cilíndricas: Considere un cilindro, cuyas superficie externa e interna se exponen a fluidos de diferentes temperaturas. Para condiciones de estado estacionario, sin generación interna de calor, la ley de Fourier en coordenadas cilíndricas se expresa como:

Q=−k A rdTdr

.MATERIAL Y EQUIPO: 2 termopares 4 soportes

universales 1 olla express 1 mechero Fisher 1 probeta 1 cronometro 4 pinzas de tres

dedos 2 mangueras de

látex 1 conexión de

cobre 1 tripie

Sustancia: Agua destiladaEquipo: intercambiador de 2

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:1.- Montar el equipo adecuadamente.2.-El equipo debe tener una cierta inclinación para evitar una inundación.3.-Checar la temperatura del material aislante, pasado 20 min. 4.-Calcular la temperatura de la

CUESTIONARIO:

1.- ¿Qué es convección de calor? Es cuando existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un proceso.2.- ¿Cuáles son las formas de convección de calor? Explíquelas. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad suele disminuir; si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos.3.- ¿Donde es mayor la transferencia de calor…? La transferencia de calor es mejor en los flujos turbulentos ya que es donde se presenta mayor contacto con los fluidos.4.- De acuerdo con los resultados obtenidos, ¿cómo

OBSERVACIONES: pudimos observar que al medir la temperatura de la fibra de vidrio que cubre al tubo, su temperatura no era muy alta, debido a que es un aislante.

CONCLUSIONES

Al darnos cuenta de que la perdida de calor fue mínima, concluimos que la fibra de vidrio es un excelente aislante de calor al ser un material no conductor calor.

DATOS CALCULADOS DATOS MEDIDOS

Q= 37.6939 W. (tubo cubierto de fibra de vidrio)

T=54.054°C.(temperatura media del aislante)

T=59.82°C.(temperatura media del aislante)

PRACTICA 9. DETERMINAR LA PERDIDA DE CALOR EN UNA TUBERIA AISLADA

CALCULOS Y RESULTADOS

PARA COEFICIENTES GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Datos:

Tubo de cobre ¾ in

Vapor de H2O= 98°C

Diámetro interno= 2 cm= 0.02 m

Diámetro externo= 2.2 cm=0.022 m

Espesor aislante= 5 m

KA cobre= 385 W/m°C datos bibliográficos

Temperatura de pared medido= 59.82 °C

KB fibra de vidrio= 0.046 W/m °C

hc= 157.66W/m°c este dato se obtiene de la practica 8

hrc= 10 W/m2 °C

Temperatura ambiente= 27 °C =300 °K

R3

R1

R2

R1= Radio interno

R2= Radio externo

R3= Radio con fibra de vidrio

De acuerdo a la formula

Q=UA (TiLTe )

1UA

=12 πL [ 1r1h1+ ln

r2r1K A

+lnr3r2KB

+1h0 r3

]Pero

L= 1 m

H1= 157.66W/m°c

KA=385 W/m°C

KB=0.046 W/m °C

Entonces

R1=1 cm=0.01 m

R2=1.2 cm=0.012 m

R3=1.4 cm=0.014 m

PRACTICA 9. DETERMINAR LA PERDIDA DE CALOR EN UNA TUBERIA AISLADA

Entonces :

1UA

= 12 π (1) [ 1

(0.01)(157.66)+ln0.0120.01385

+ln0.0140.0120.038

+ 1(10)(0.014) ]

1UA

=1.8834

UA= 11.8834

UA=0.5309 W/ °K

Entonces como el vapor entra a 98 °C y la temperatura ambiente es 27°C

Q=UA ∆T

Q=¿ 0.5309 W/ °K)(371 °K-300 °K)

Q=37.6939W cantidad de calor que se pierde

Para calcular la temperatura media del aislante

T=Q [ ln r 3r 22πLK B

+1

2 πLr3h0]+Tambiente

Ta=37.6939[ ln 0.0140.0122π (0.038)

+ 12π (0.014 )(157.66) ]+27 ° C

Tmedia pared=54.054 °C

Como vapor entra a 98°C

Tambiente= 27 °C

T media es = 54.054 °C

T entorno aislante=

Si se saca como media

Tpared= 9854.054

(27 ° C )=48.951 °C

T pared medida fue de 59.82 °C

Es decir incremento 32.82 °C

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