Guia_de_Laboratorio_2.pdf

7/31/2019 Guia_de_Laboratorio_2.pdf

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Cierre la placa de la garganta, al frente del

ventilador, girando el ajuste en direccin horaria.

Conecte el alambre, del anemmetro, del

conducto vertical al receptor marcado Ua en la

parte frontal de la unidad de servicio HT10X.

Coloque el interruptor selector en REMOTO,

luego conecte el alambre de alimentacin del

cilindro calentador del HT14 al receptor marcado

O/P 3 en la parte trasera de la unidad de

servicio.

Asegrese que la unidad de servicio est

conectada a la fuente elctrica.

4. Teora.

En la conveccin natural, la razn de calor

transferido desde una superficie est

determinada por los pequeos movimientos

del aire que son generados por cambios en la

densidad de este cuando es calentado por la

superficie. En la conveccin forzada, el movimiento del aire puede ser incrementado apreciablemente

resultando un

mejoramiento en la

razn de transferencia

de calor desde la

superficie. Por tanto, la

superficie expuesta a

conveccin forzada

tendr una menor

temperatura superficial

que la misma

superficie expuesta aconveccin natural, a

la misma potencia de

entrada. Si una

superficie, a una temperatura mayor que los alrededores, es colocada en una corriente de aire a la

temperatura de los alrededores, energa en forma de calor se transferir desde la superficie al aire y los

alrededores. Esta transferencia de calor, ser una combinacin de conveccin forzada al aire y radiacin a


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Espere hasta que el HT14 se estabilice para obtener la siguiente lectura.

Contine girando el cilindro en pasos de 30 hasta que la termocupla este colocada en la parte superior

del cilindro.

Ajuste la placa de la garganta del ventilador hasta obtener una velocidad del aire de 3.5 m/s y repita el

procedimiento anterior.

Ajuste la placa de la garganta del ventilador hasta obtener una velocidad del aire de 7 m/s y repita el

procedimiento anterior.

Tome un juego de lecturas con el control de voltaje en cero antes de apagar el ventilador.

6. Resultados y Clculos

Para este ejercicio, es conveniente tabular los datos bajo los siguientes encabezados:

ngulo 90 120 150 180 Grados

Voltaje del calentador V Voltios

Corriente del calentador I Amperios

Temperatura de la corriente de aire T9 C

Temperatura de la superficie del cilindro T10 C

Velocidad del aire en el conducto Ua m/s




Temperatura de la corriente de aire T9 C

Temperatura de la superficie del cilindro T10 C





Temperatura de la corriente de aire T9 CTemperatura de la superficie del cilindro T10 C


Usted puede estimar y anotar los errores experimentales de estas medidas.

Para este ejercicio, las siguientes constantes son aplicables en este ejercicio:


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Dimetro del cilindro D 0.01 metros

Longitud del cilindro L 0.07 metros

Emisividad del cilindro 0.9

Para cada grupo de datos, los resultados derivados pueden ser tabulados bajo los siguientes encabezados:

Flujo de calor (potencia del calentador) Qi W

rea de transferencia de calor As m

Velocidad del aire corregida Uc m/s

Coeficiente de transferencia de calor (conv. forz.) hf W/mK

Coeficiente de transferencia de calor (radiacin) hr W/mK

Calor transferido por conveccin Qf W

Calor transferido por radiacin Qr W

Calor transferido total Qt W

A partir de los datos obtenidos:

Grfique la temperatura de las termocuplas T9 y T10 contra la velocidad corregida Uc.

Compare los valores tericos obtenidos para Qt con los valores medidos para Qi y explique cualquier

diferencia entre estos dos valores.

Compare la transferencia de calor debido a la conveccin forzada Qf con la transferencia de calor por

radiacin Qr.

Grfique las temperaturas obtenidas cuando el calentador no tiene voltaje contra el tiempo.


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Conecte la termocupla T3, de dentro de la figura grande de latn o acero, al enchufe T3 en el frente de la unidad

de servicio HT10X.

Ponga el potencimetro del CONTROL de VOLTAJE al mnimo (sentido antihorario) y el seleccionador en

REMOTO, conecte el alambre de potencia de la bomba de circulacin al enchufe marcado O/P 3 en la parte

trasera de la unidad de servicio.

Nota: El control de voltaje se usa para la velocidad de la bomba de circulacin, no para la potencia del

elemento calorfico.

Conecte la lnea de potencia del bao de agua a un suministro elctrico.

Asegrese que la unidad de servicio se conecte a un suministro elctrico.

Ponga las distintas figuras en una situacin conveniente donde los cuerpos se estabilicen a la temperatura del

cuarto.

Siempre manipule las figuras de metal por el mango aislado. Calor transferido por la mano a la figura,

retardar la estabilizacin de la figura a una temperatura uniforme.4. Teora

Este ejercicio slo es cualitativo e intenta mostrar el transciente dependiente del tiempo de un sistema donde la

temperatura vara con el tiempo y la posicin. Esta condicin, llamada en estado inestable, existe cuando una

figura slida se sumerge en agua caliente y contina hasta que toda la figura alcanza equilibrio con la

temperatura del agua.

Cuando un cambio es aplicado, un gradiente de temperatura existe entre la superficie de la figura y la

temperatura del agua y el centro de la figura que est inicialmente a temperatura ambiente. Los flujos de calor

por conduccin a travs de la figura cesan hasta que toda la figura est en la misma temperatura del agua.

Nota: Pueden usarse el grfico de la temperatura contra el tiempo obtenido en este ejercicio, para

realizar un anlisis cuantitativo del traslado de calor en estado inestable, relacionado al tamao,

forma y conductibilidad de la figura slida.

5. Procedimiento

Encienda el interruptor principal en la parte delantera.

Chequee que el calentador de agua est entonces lleno con agua, encienda el interruptor del suministro

elctrico al calentador de agua (interruptor en el RCD que se localiza en la caja de conexin adyacente alcalentador de agua).

Asegrese que el indicador nen rojo se ilumina en el calentador de agua, indicando que la potencia

elctrica est conectada a la unidad.

Ajuste el termostato en el calentador de agua en ' 4 ' y chequee que indicador nen mbar se ilumine,

indicando que la potencia elctrica est conectada al elemento calefactor.

Ponga el voltaje a la bomba de circulacin a 12 Voltios.


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Permita que la temperatura del agua se estabilice (vigile la variacin de temperatura T1).

El agua debe estar en el rango 80 - 90C para el funcionamiento satisfactorio. Si se est fuera de este

rango, ajuste el termostato y supervise T1 hasta que la temperatura sea satisfactoria.

Inserte la barra aislada en el mango y afiance usando el pin transversal, pero no toque la figura de metal

para no cambiarle su temperatura Chequee que la termocupla de la figura est conectada a T3 en el

HT10X. Chequee que el alambre de la termocupla est localizada en la hendedura a la parte superior del

mango de la figura.

Chequee que la temperatura de la figura ha estabilizado (la misma que la temperatura T2).

Apague el suministro elctrico al bao de agua (apague el interruptor RCD de la caja de conexin) para

minimizar fluctuaciones en temperatura si el termostato cambia on/off).

Empiece entonces rpidamente la lectura de datos en el momento de introducir la figura de metal en el

tubo de flujo asegurndose que el asa del mango asiente concntricamente en la parte superior del tubo

de flujo.

Permita que la temperatura de la figura estabilice a la temperatura de agua caliente (monitoree los

cambios de temperatura T3 en la pantalla del ordenador).

Detenga la toma de datos cuando temperatura T3 ha estabilizado.

Encienda el suministro elctrico al bao de agua para permitir que el termostato mantenga la

temperatura de agua.

Quite el largo cilindro de latn, luego coloque el cilindro de acero inoxidable.

Repita el procedimiento anterior para obtener la respuesta transciente para el cilindro de acero

inoxidable.

Quite el cilindro de acero inoxidable, luego coloque el cilindro de latn pequeo.

Repita el procedimiento anterior para obtener la respuesta transciente del cilindro de latn pequeo.

Repita el mismo procedimiento para las otras figuras.

6. Resultados y Clculos

Tomar las lecturas de temperatura cada tres segundos hasta alcanzar el estado estable.

El cambio instantneo en temperatura de T2 corresponde al momento en que la figura se sumerge en el

agua caliente y puede tomarse como tiempo = 0 para cada figura.

Realizar el grfico de temperatura contra tiempo para cada figura.

Encontrar la difusividad de material.

Comparar los materiales y formas.

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