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ejemplo sobre el uso racional de la energia
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UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
INGENIERÍA MECÁNICA. TRANSFERENCIA DE CALOR
PRACTICA # 1 - CONDUCTIVIDAD TERMICA EN METALES
1. OBJETIVOS
Determinar experimentalmente el valor de la conductividad térmica
para el aluminio, acero y/o cobre.
2. TEORIA
La conductividad térmica, es una característica propia de cada
material, que indica la velocidad con la cual el calor se transfiere
mediante el proceso de difusión. Puesto que depende de la estructura
física de la materia a escala atómica y molecular, la conductividad
térmica esta ligada al estado de la materia, en la fase sólida, la
conductividad térmica se atribuye tanto a la interacción molecular
como a los electrones libres que se encuentran principalmente en los
metales puros. La fase sólida es susceptible de mediciones muy precisas
de la conductividad térmica, ya que no existe ningún problema con las
corrientes de convección (como ocurre con los líquidos). La
conductividad térmica para cada substancia varía con la temperatura,
razón por la cual se tabula o gráfica como función de esta última.
3. EQUIPO
Resistencia Eléctrica
Válvula reguladora
Conductímetro (Multímetro)
2 termómetros
4 termocuplas Guantes (prestar en el almacén)
Rotámetro
4. PROCEDIMIENTO
SALIDA DEL VAPOR
ROTAMETRO
ENTRADA DE AGUA FRIA
ENTRADA DEL H2O
SALIDA DEL H2O MATERIAL CUYA
CONDUCTIVIDAD DESEA DETERMINARSE
CILINDRO DE H20 Caliente
CILINDRO DE H20 Fría
TERMOPARES
VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN
AGUA FRIA
FIGURA 1. Esquema del montaje de la práctica
Después de realizar el montaje de acuerdo con la Figura 1, se arranca la
caldera dejando ligeramente abierta la válvula de salida de vapor y
cerrada la válvula de salida del agua del botellón. Cuando empieza a
fluir vapor en el cilindro de vapor, se abre la válvula de salida del agua
del botellón. Tras alcanzar el estado estable se realiza la primera
medición: temperaturas de la barra y temperatura de salida del agua.
Después de ésta medición se aumenta el caudal de agua fría y se
procede a realizar la siguiente medición.
5. DATOS Y RESULTADOS
Datos considerados constantes en la práctica:
DATO MAGNITUD UNIDAD
Area transversal
de la probeta
Distancia entre extremos de
medición en la barra
Calor específico del agua (cpA)
Densidad del agua (A)
Realice una tabla con los demás datos como se indica a continuación:
# TEMPERATURA DE LA PROBETA (°C) TEMPERATURA AGUA ESCALA
MEDICION LADO H2O
CALIENTE IN
LADO H2O FRIA
OUT
ENTRADA SALIDA ROTAMETR
O
1 2 3 ... ... 9
Realice una tabla con los siguientes resultados:
#
MEDICION
T PROBETA
(°C)
FLUJO
MASICO
AGUA (kg / s)
FLUJO DE
CALOR
(W)
k
(W/ m K)
1 2 3 ... ... 9
Grafique el flux de calor (flujo de calor por unidad de área) vs el
gradiente térmico y halle la ecuación de la línea recta que mejor se
ajusta. Haga pasar la misma gráfica por el origen (0,0) y halle la ecuación
de la línea recta que mejor se ajusta. Halle el valor promedio de k a partir
de la pendiente de las gráficas.
6. PREGUNTAS
Detalle el modelo de cálculo con las suposiciones tomadas.
Compare los resultados experimentales con el valor teórico
Detalle las causas de error en los resultados (incluyendo las
suposiciones) y como afectan estas la práctica.
Haga un análisis de resultados.