Conductividad Termica De Solidos Y Coeficientes De Transferencias De Calor

CONDUCTIVIDAD TERMICA DE SOLIDOS Y COEFICIENTES DE TRANSFERENCIAS DE CALOR OBJETIVOS    

Proponga y resuelva un modelo para la transferencia de calor desde el interior de un recipiente a través de la pared Determinar el coeficiente de conductividad térmica de los materiales de la pared. Determine los valores de los coeficientes de transferencias de color interno y externo. Compare sus coeficientes de transferencias de calor con los que se obtienen de correlaciones apropiadas.

EQUIPO PRINCIPAL El equipo es un recipiente cerrado, con tapa y fondo perfectamente aislado. Varios termopares cuya posicióndeberá ser seleccionado para luego medir las temperaturas requeridas, de acuerdo al modelo. El recipiente se llena con agua caliente, se tapa y se observa el cambio de las temperaturas registradas con los termopares conforme trascurre el tiempo. La rapidez de la evolución de estee proceso está asociado a los coeficientes de transferencias de calor y a la conductividad térmica de la pared del recipiente.

TANQUE AGITADOR Los tanques agitados o tanques mezcladores son equipos donde se realiza una mezcla de componentes y cuando ocurre una reacción química se llaman reactor químico.

Son generalmente de forma cilíndrica y pueden ser operados por lotes, con recirculación o de flujo continuo.

USOS En un tanque agitado se pueden realizar las siguientes operaciones unitarias: Mezcla de líquidos miscibles Dispersión de un gas en un líquido Mezcla o dispersión de líquidos no miscibles Dispersión y emulsificación de líquidos no miscibles Apoyo para la transferencia de calor entre un líquido y una superficie intercambiadora de calor Suspensión, reducción de tamaño y dispersión de partículas sólidas en un líquido. Dilución de un sólido en un líquido Reducir el tamaño de partículas aglomeradas. Disminuir el tamaño de gota de líquidos coalescentes

LEY DE FOURIER La ley de Fourierafirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía q(energía por unidad de área y por unidad de tiempo), y el gradiente de temperatura dT/dx. La constante de proporcionalidad K es característica del material y se denomina conductividad térmica.

LEY DE NEWTON DESCRIPCION DE LOS DATOS Realizamos una experiencia de medida de la conductividad térmica. Donde procedimos al llenado de agua a nuestro tanque agitador lo cual fue 150kgr, después recogimos los datos necesarios para nuestra experiencia como ser el diámetro externo lo cual nos da 90cm y después el diámetro interno nos do 85cm, la longitud del tanque 67cm, temperatura ambiente 26°C, temperatura del agua 70 ℃ Después de un determinado tiempo de 30 minutos obtuvimos nuestra temperatura final de 70 ℃ . Y realizamos a calcular nuestros objetivos Datos: L= 0.67mts Ktob = 46 w/m°c e (tubería) = o.025 mts Calculo de calor:

r1 = 0.425mts r2= 0.45mts

( T a −T b )∗2 πL 1 ∆x 1 + + h a k tub h b

Q=

( 70−26 )∗2 π∗0.67 0.45 Q= 1 ln 0.425 1 + + 500 46 12

Q ¿ 2220.1426 watt

LEY DE NEWTON (Fluido interno –Tubería) Q

Q =Ta−T 1 h a∗A

¿ ha∗A∗( Ta−T 1 )

T1

¿ Ta−

Q h a∗A−( 2 π r 1 L )

T1=

70−

2220.1426 500∗2 π∗0.425∗0.67

T1=67.518

LEY DE FOURIER (Tubería)

qr

−k

=

dT dr

Q ¿d kdT A r =-

r2

T2

1

1

Q dr = k tub ∫ dT 2 ΠrL ∫ r T

ln

( T 1−T 2 ) =

r2 ∗Q r1 = k tub∗( T 1−T 2 )∗2 Π ln L

( )

r2 ∗Q r1

()

ln

L K tub∗2 π

T 2 =T 1−

0.45 ∗2220.1426 ( 0.425 ) ln T 2 =67.518−

0.67 46∗2 π

r2 ∗Q r1

()

L K tub∗2 π

T 2 =66.86 ℃

Ley de newton Q=h b∗2 π r 2 L ( T 2−T b ) hb =

Q 2 π∗r 2 L∗( T 2−T b )

b=¿

2220.1426 2 π∗0.45∗0.67∗( 66.86−26 ) h¿

hb =

28.68 w °c m2

Tabla de coeficientes de transferencias de calor:

METAL

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA K (W/M·K)

Alumini o

209.3

Acero

45

Cobre

389.6

Latón

85.5

Plata

418.7

Plomo

34.6

ANEXOS