FENÓMENOS2_PRÁCTICA2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA DE INGENIERA AGROINDUSTRIAL

FENMENOS DE TRANSPORTE IIDocente: Ms. Ing. Snchez Gonzlez, Jess Alexander

DATOS PERSONALES:

ALUMNA: CAIPO INFANTES, YESICA GIMENACDIGO: 1052400811

TRUJILLO PER2014


1

Prctica N 2:TRANSMISIN DE CALOR EN RGIMEN NO ESTACIONARIO: DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES TRMICAS DE UN FLUIDO VISCOSO

4. RESULTADOS Y DISCUSIN

4.1. PROPIEDADES TRMICAS DEL HOT DOG

Tabla 1. Datos experimentales obtenidos

Hot-dog

tiempo (s)Temp (C)T bao (C)YciLn(Yci)Ln(Yci/1.602)

026.472.210-0.471

3041.672.60.666-0.407-0.878

604972.60.503-0.686-1.158

9053.671.90.402-0.911-1.382

12057.271.50.323-1.130-1.601

15059.771.80.268-1.316-1.787

18061.172.30.237-1.438-1.909

21062.572.20.207-1.577-2.048

24063.671.50.183-1.701-2.172

30064.471.90.165-1.802-2.273

36067720.108-2.227-2.699

42067.1710.106-2.248-2.719

48067.4720.099-2.313-2.784

54067.771.80.092-2.381-2.853

60067.871.30.090-2.405-2.877

66067.872.50.090-2.405-2.877

72067.971.20.088-2.430-2.901

78068720.086-2.455-2.927

T bao71.91

CLCULO DE LA DIFUSIVIDAD Y CONDUCTIVIDAD TRMICA DEL HOT DOGSe calcular la difusividad () y conductividad trmica (k) del hot dog (con r = 0.00899 m) por dos mtodos, el Mtodo Analtico y el Mtodo Grfico. MTODO ANALTICO

Grfica 1. Recta variacin del Ln(Yci/1.602) con el tiempo de calentamiento en hot dog.

m (pendiente) = -0.009Cp (calor especfico) = 3.73 KJ/kgCr (radio) = 0.00899 m (densidad) = 1070 kg/m3

2

DIFUSIVIDAD

CONDUCTIVIDAD

MTODO GRFICOm = 0t = 300 s = 71.91 Cn= 0T= 64.4 C


3

DIFUSIVIDAD

CONDUCTIVIDAD

La difusividad y la conductividad trmica del hot dog calculadas tanto analtica como grficamente dieron resultados parecidos, esto nos afirma que ambos mtodos son aceptables si queremos medir las propiedades trmicas en un alimento.

En el hot dog, la difusividad y la conductividad trmica son bajas, esto se debe a la composicin del alimento, que se comporta de una manera muy lenta para ganar o perder calor.

Como hemos apreciado en esta prctica, solo hay conduccin a travs del rea lateral del cilindro (paredes del hot dog en forma de cilindro), el calor se transfiere de forma radial.

4.2. PROPIEDADES TRMICAS DEL LIMN

Tabla 2. Datos experimentales obtenidosLimn

tiempo (s)T (C)T bao (C)YciLn(Yci)Ln(Yci/1.602)

029.28010-0.4713

3030.3800.9783-0.0219-0.4931

6031.5800.9547-0.0463-0.5176

9033800.9252-0.0777-0.5490

12035.1800.8839-0.1235-0.5947

15038.1800.8248-0.1926-0.6639

18041.5800.7579-0.2772-0.7485

21045800.6890-0.3725-0.8438

24048.7800.6161-0.4843-0.9555

27055800.4921-0.7090-1.1803

30060800.3937-0.9322-1.4034

33064.8800.2992-1.2066-1.6779

36068.5800.2264-1.4855-1.9568

39071.6800.1654-1.7997-2.2709

42073.6800.1260-2.0716-2.5429

45075800.0984-2.3185-2.7897

48075.7800.0846-2.4693-2.9405

51076.4800.0709-2.6470-3.1182

54076.8800.0630-2.7647-3.2360

57077800.0591-2.8293-3.3005

60077.2800.0551-2.8983-3.3695

63077.5800.0492-3.0116-3.4829

66078.3800.0335-3.3973-3.8685

69078.4800.0315-3.4579-3.9291

72078.7800.0256-3.6655-4.1368

T bao80

CLCULO DE LA DIFUSIVIDAD Y CONDUCTIVIDAD TRMICA DEL LIMNSe calcular la difusividad () y conductividad trmica (k) del limn (con r = 0.01799 m) por dos mtodos, el Mtodo Analtico y el Mtodo Grfico. MTODO ANALTICO

Grfica 2. Recta variacin del Ln(Yci/1.602) con el tiempo de calentamiento en limn.

m (pendiente) = -0.0057Cp (calor especfico) = 3.85 KJ/kgCr (radio) = 0.01799 m (densidad) = 1350 kg/m3


5

DIFUSIVIDAD

CONDUCTIVIDAD

MTODO GRFICOm = 0t = 720 s = 80 Cn= 0T= 78.7 C

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 9

DIFUSIVIDAD

CONDUCTIVIDAD

La difusividad y la conductividad trmica del limn calculadas tanto analtica como grficamente dieron resultados parecidos, esto nos afirma que ambos mtodos son aceptables si queremos medir las propiedades trmicas en este tipo de alimentos.

En el limn, la difusividad y la conductividad trmica son bajas, esto se debe a la composicin del alimento, que se comporta de una manera muy lenta para ganar o perder calor.

Como hemos apreciado en esta prctica, solo hay conduccin a travs del rea lateral de la esfera (paredes del limn en forma de esfera), el calor se transfiere de forma radial.

Segn Peleg (1993), los valores de la difusividad trmica para alimentos se encuentran en el rango de 1 a 2 x10 -7 m2/s y es directamente proporcional a la temperatura. De lo anterior mencionado se deduce que la difusividad trmica es una propiedad termofsica que est muy ligada a la conductividad trmica (K). Sin embargo en la mayora de los alimentos el efecto de la temperatura es poco pronunciado. De lo cual se sabe que debido a que la temperatura no tiene un gran efecto sobre la conductividad trmica y siendo sta una variable determinante en el clculo de la difusividad trmica, esta ltima depender de la temperatura, pero su variacin con respecto a ella no ser muy significativa. Lo cual se confirma que la temperatura produce ligeros cambios en la difusividad trmica.

Segn Ibarz (2005). La conductividad trmica de un alimento depende de factores tales como composicin, estructura, y temperatura. Se han realizado trabajos para adaptar la conductividad trmica de alimentos.

Segn Singh (1993), durante el periodo de transmisin de calor en estado no estacionario la temperatura est en funcin de la posicin y del tiempo. Esto se observ durante la prctica de laboratorio, lo cual es lo contrario del rgimen estacionario en que la temperatura varia solo con la posicin.

5. CONCLUSIONES

Se calcul la difusividad y la conductividad trmica en hotdog y limn.

Se aplicaron dos mtodos para el clculo de las propiedades trmicas del hot dog y el limn; el mtodo grfico y el mtodo analtico. Ambos mtodos fueron aproximados uno del otro en cuanto a resultados.

6. BIBLIOGRAFAIBARZ, A. (2005). Operaciones unitarias en la ingeniera de alimentos. Madrid. Ediciones Mundi- Prensa.PELEG, M. 1983. Physical Properties of Food. AVI PubhisingCompany, INC. Westport, Connecticut.pp13 -16SINGH, P. (1993). Introduccin a la ingeniera de Alimentos. Editorial Acribia, S.A. Zaragoza-Espaa.544 pg.

ANEXOSTabla 3. Propiedades trmicas de frutas frescas y secas

Prctica N 3:DETERMINACIN DE COEFICIENTES DE TRANSMISIN DE CALOR POR CONVECCIN4. RESULTADOS Y DISCUSIN4.1. COEFICIENTE CONVECTIVO DEL HOT DOGTabla 1. Datos experimentalesProducto: Hot dogrea: 0.005762303 m2Volumen: 2.58871 E-05 m3Temperatura inicial del modelo: T0 = 26.4 CTemperatura del medio fluido: TB = 71.91 C

tiempo (s)Temp (C)T bao (C)YciLn(Yci)

026.472.210

3041.672.60.666-0.407

604972.60.503-0.686

9053.671.90.402-0.911

12057.271.50.323-1.130

15059.771.80.268-1.316

18061.172.30.237-1.438

21062.572.20.207-1.577

24063.671.50.183-1.701

30064.471.90.165-1.802

36067720.108-2.227

42067.1710.106-2.248

48067.4720.099-2.313

54067.771.80.092-2.381

60067.871.30.090-2.405

66067.872.50.090-2.405

72067.971.20.088-2.430

78068720.086-2.455

T bao71.91

Grfica 1. Recta variacin del Ln(Yci) con el tiempo de calentamiento en hot dog.

m (pendiente) = -0.007 Cp = 3.73 KJ/kgC rea = 0.005762303 m2r (radio) = 0.008985 m = 1070 kg/m3 Volumen = 2.58871 E-05 m3

W/m2. C

4.1. COEFICIENTE CONVECTIVO DEL LIMN

Tabla 2. Datos experimentales obtenidosProducto: Limn frescorea: 0.004066981 m2Volumen: 2.43883 E-05 m3Temperatura inicial del modelo: T0 = 29.2 CTemperatura del medio fluido: TB = 80 C

tiempo (s)T (C)T bao (C)YciLn(Yci)

029.28010

3030.3800.9783-0.0219

6031.5800.9547-0.0463

9033800.9252-0.0777

12035.1800.8839-0.1235

15038.1800.8248-0.1926

18041.5800.7579-0.2772

21045800.6890-0.3725

24048.7800.6161-0.4843

27055800.4921-0.7090

30060800.3937-0.9322

33064.8800.2992-1.2066

36068.5800.2264-1.4855

39071.6800.1654-1.7997

42073.6800.1260-2.0716

45075800.0984-2.3185

48075.7800.0846-2.4693

51076.4800.0709-2.6470

54076.8800.0630-2.7647

57077800.0591-2.8293

60077.2800.0551-2.8983

63077.5800.0492-3.0116

66078.3800.0335-3.3973

69078.4800.0315-3.4579

72078.7800.0256-3.6655

T bao80

Grfica 2. Recta variacin del Ln(Yci) con el tiempo de calentamiento en limn.

m (pendiente) = -0.0047 Cp = 3.85 KJ/kgC rea = 0.004066981 m2r (radio) = 0.01799 m = 1350 kg/m3 Volumen = 2.43883 E-05 m3

W/m2. C

En el caso del hot dog y el limn, el nmero de Biot es mayor a 0.1, osea que la temperatura en cualquier punto del cuerpo no es aproximadamente igual al valor medio. Un nmero de Biot pequeo indica que la temperatura es uniforme dentro del cuerpo, tratndose del caso en el cual la diferencia de temperatura entre dos puntos del cuerpo es muy pequea comparada con la misma entre el fluido y la superficie.

Cuando el nmero de Biot es lo suficientemente pequeo, el gradiente de la temperatura interna puede considerarse despreciable en comparacin con el gradiente de temperatura en la capa de fluido en la superficie y un problema de condiciones inestables puede tratarse mediante el mtodo de calorfica global (Holman, 1986:131).

El coeficiente convectivo de transferencia de calor es usado para cuantificar la tasa de transferencia de calor convectiva de o hacia la superficie de un objeto. La transferencia de calor convectiva es el modo en que la energa se transfiere entre la superficie de un slido y un fluido adyacente que se encuentra en movimiento, y que implica la combinacin de los efectos de la conduccin y el movimiento del fluido (Sablani, 2009).

El coeficiente convectivo de transferencia de calor no es una propiedad del fluido, es un parmetro que se determina experimentalmente y cuyos valores dependen de todas las variables que influyen en la conveccin; como son la geometra del sistema, las caractersticas del flujo del fluido y del slido, las temperaturas de ambos, el rea de transferencia y las propiedades termofsicas del sistema (Sablani, 2009).

7. CONCLUSIONES

Calculamos coeficientes de transmisin de calor por conveccin para un cilindro y una esfera (hot dog y limn en formas de cilindro y esfera) los cuales se encontraban sumergidos en agua.

Se compararon los resultados predichos en la prctica con los tericos, los cuales no se asemejan mucho a la de la bibliografa.

Se verific la suposicin de que el mdulo de Biot posee un valor bajo y la relacin lineal entre temperatura y el tiempo.

8. BIBLIOGRAFA

HOLMAN, J. P. (1986). Transferencia de calor. CECSA. Mxico.

SABLANI (2009). Thermal Food Processing: New Technologies and Quality Issues. Segunda edicin. edited by Da-Wen Sun. Estados Unidos de Amrica.

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