Instituto Tecnológico de Mexicali

Practica: Determinar el enfriamiento de una superficie

Materia: Laboratorio integral I

Profesor: Norman Rivera Pasos

Fecha:

25 de noviembre del 2015

Integrantes:

Amador Liera Karen Esperanza

Ceballos Soto Alexandra

García Aguilera Paulina

García Flores Víctor Emmanuel

Meza Alvarado Jair Alexis

Meza Green Leonardo Alfonso

Martínez Moreno Miroslava

Navarro Orrantia Alicia

Introducción

Enfriamiento por aleta y sin aleta y su eficienciaEn esta práctica tenemos que encontrar experimentalmente la eficiencia de la aleta en un material de aluminio y como es su convección libre sin aleta así podemos ver el comportamiento de esta. La práctica se llevó a cabo con ayuda de una plancha y así calentamos horizontalmente la superficie del material por cierto promedio de tiempo y después de este tomamos la temperatura así comprobamos con y sin aleta.

Marco teórico

Al hablar de superficie extendida, se hace referencia a un sólido que experimenta transferencia de energía por conducción dentro de sus límites, así como transferencia de energía por convección e (y/o radiación) entre sus límites y los alrededores. La aplicación más frecuente es aquella en la que se usa una superficie extendida de manera específica para aumentar la rapidez de transferencia de calor entre un sólido y un fluido contiguo, Las aletas se usan cuando el coeficiente de transferencia de calor por convección h es pequeño. Caso A: Aleta con Convección en el extremo: Todas las aletas están expuestas a convección desde el extremo, excepto cuando el mismo se encuentre aislado o su temperatura sea igual a la del fluido. Para este caso se tiene:

1. Caso B: Aleta con extremo Adiabático: Se considera aleta de este tipo cuando el área del extremo no intercambia calor con el fluido adyacente. Caso C: Aleta de extremo con Temperatura Establecida: Cuando se conoce la temperatura en el extremo de la aleta. Caso D: Aleta de Longitud Infinita

2.   DESEMPEÑO DE UNA ALETA Se sabe que las aletas se utilizan para aumentar la transferencia de calor de una fuente porque acrecientan el área efectiva de superficie, pero la aleta como tal representa una resistencia a la conducción del calor, por eso no hay seguridad de que la aleta aumente la transferencia de calor por ello se define la efectividad y eficiencia de una aleta como: EFECTIVIDAD DE UNA ALETA ( εf): La efectividad de una aleta se determina con la ecuación: Ab: Area de contacto entre la base y la aleta EFICIENCIA DE UNA ALETA (ηf ): La eficiencia de una aleta es la relación que existe entre el calor (Qf) que se transfiere de una aleta con condiciones determinadas, y la transferencia de calor máxima (Qmax) que existiría si esa aleta estuviera a la máxima temperatura (la temperatura de la base).

3.   Eficiencia Global En contraste con la eficiencia (ηf ) de una aleta, que caracteriza el rendimiento solo de una aleta, la eficiencia global (ηo)

caracteriza a varias aletas similares y a la superficie base a la que se unen, por ejemplo los que se muestran en la figura.

Material

Un pedazo de metal con aleta en forma de T Plancha Termómetro Infrarrojo

Procedimiento:

1. Se colocó una base y bajo de ella un mechero2. Se elevó la temperatura por dos minutos 3. Se tomó la temperatura de la placa 4. Se realizó el mismo procedimiento pero con aleta

Análisis

Cierta parte del calor que se disipo a la altea también se disipo en los tornillos que acoplan la altea

Cálculos

Cálculos

a) Sin aleta

b) Con aleta

c) La eficiencia de una aleta

d) q total

a)

q sin aleta= Ah (Ts - T∞)

A= 7.02X10-3 m2

h= 25 W/m2*k

Ts = 403 K

T∞= 294 K

q sin aleta= (7.02X10-3 m2 * 25 W/m2*k) (403 K- 294 K)

q sin aleta= 19.12W

b)

q con aleta= √hpKAθb

h= 25 W/m2*k

p= .354 m

K= 209 W/m2*k

θb=69K

A=7.02X10-3 m2

q con aleta = √ ¿25 W/m2*k) (.354 m) (209 W/m2*k) (7.02X10-3 m2) (69 K)

q con aleta = 29.9 W/m2*k

c)

ɳf =tanhmLcmLc

m=√ 2hKt

m= 15.46m

Lc= L+ t2

Lc= .06 m

ɳf=tanh(15.45m∗.06m)

(15.45m∗.06m)∗¿100

ɳf= 80.3 %

d)

q total= q sin aleta + q con aleta

q total= (19.12W + 29.9 W/m2*k)

q total = 49.1 9 W/m2*k

Conclusión:

La placa de aluminio que utilizamos en prácticas anteriores una vez más nos ayudó haciéndole un par de modificaciones, este experimento no era tan complicado solamente teníamos que determinar el enfriamiento sin aleta y con aleta, de acuerdo a lo realizado en el laboratorio el experimento cumplió con la teoría pues hubo disminución de temperatura al momento de instalar la aleta a la placa de aluminio, lo más complicado fue modificar la placa de aluminio, los cálculos no causaron tanto problema pues ya están definidas las fórmulas para la forma de aleta que empleamos en nuestro sistema.