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  • 7/23/2019 Lab TRANFER Convecc Libre y Forzada

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    INGENIERA MECNICALAB TRANSFERENCIA DE CALOR

    Junio de 2015.

    CONVECCION LIBRE Y FORZADA

    AREVALO ENRIQUE, BERRIO OROZCO KEVIN, GUZMAN FRUTO ARIEL,NARVAEZ PALLARES HUGO, VILLARREAL ACOSTA SIMON.

    Resue!

    En esta experiencia se presenta el fenmeno de la conveccin que se da entre una superficie

    y un fluido, en la que el flujo del fluido puede variar, y determinara si esta ser conveccin

    libre o forzada. La conveccin libre es aquella que se da cuando el movimiento del fluido

    es generado por variaciones de densidad, estas a su vez pueden ser producidas por la

    existencia de gradientes de temperatura o de concentracin en el seno del fluido, haciendo

    que gracias a fuerzas gravitacionales las partculas menos densas suban y las ms densas

    caigan. La conveccin forzada se da cuando se imprime cierto movimiento al fluido de

    trabajo mediante ventiladores o elementos de bombeo para que pase sobre una superficie

    sin depender tanto de la fuerza de empuje.

    En esta prueba, se tiene un flujo constante de vapor a una presin determinada, un flujo de

    agua que ser el fluido encargado de la transferencia de calor por conveccin y un

    controlador de caudal de agua, el cual de acuerdo a su altura determinar si se tendr

    conveccin forzada o libre. !e tomaran ciertas mediciones de las temperaturas de entrada y

    salida del agua y del vapor, luego se cronometraran los valores correspondientes tanto del

    caudal de vapor condensado como el caudal de flujo de agua, y se concluir cul de los dosprocesos permite una mayor transferencia de calor.

    Su"#$.

    "n this experiment is presented the convection phenomenon that occurs bet#een a surface

    and a fluid, in #hich the fluid flo# may vary and determine if this #ill be free or forced

    convection. $ree convection occurs #hen the fluid motion is generated by variations in

    density, these at the same time can be produced by the existence of temperature gradients or

    concentration #ithin the fluid, causing that through gravitational forces the less dense

    particles rise and denser fall. $orced convection occurs #hen is printed some movement to

    the #or%ing fluid by fans or some pumping elements to pass over a surface #ithout relying

    too much on pushing force.

    "n this experience, it&s had a constant flo# of steam at a certain pressure, a #ater flo# that

    is the fluid responsible for convective heat transfer and a flo# controller #ater, #hich

    according to its height determine #hether if "t has forced or free convection. "t is ta%en

    some measurements of inlet and outlet temperatures of #ater and steam, then the values of

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    both the condensate flo# as the #ater flo# rate of steam #ill be timed, and #ill be

    concluded #hich of the t#o processes allo#s higher transfer heat.

    %. I!'(u))*+!

    La conveccin es una de las tres formas de transferencia de calory se caracteriza por la

    transmisin de calor por movimiento real de las mol'culas de una sustancia. La conveccin

    se produce (nicamente por medio de materiales fluidosen los que las partculas pueden

    desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad fsica del cuerpo. )uando

    estos se calientan se mueven hacia fuera de la fuente de calor, transportando consigo la

    energa. La conveccin por encima de una superficie caliente ocurre porque, cuando se

    calienta el aire en contacto con la superficie, se expande, se hace menos denso, y se eleva.

    *e igual manera, el agua caliente es menos densa que la fra y por tanto se eleva,

    originando corrientes de conveccin que transportan energa.

    La transferencia de calor por conveccin forzada implica el transporte de calor en un

    volumen y la mezcla de elementos macroscpicos de porciones calientes y fras de un gaso

    un lquido.!e incluye tambi'n el intercambio de energaentre una superficie sliday un

    fluido o por medio de unabomba, un ventiladoru otro dispositivo mecnico +conveccin

    mecnica o asistida.

    En la transferencia de calor libre o naturalen la cual un fluido es ms caliente o ms fro y

    en contacto con una superficie slida, causa una circulacin debido a las diferencias de

    densidades que resultan del gradiente de temperaturas en el fluido.

    Esta transferencia de calor por conveccin puede ser estudiada gracias a la Ley del

    Enfriamiento de -e#ton, la cual establece que el flujo de calor es directamente

    proporcional al producto de la diferencia de temperatura (entre la superficie del cuerpo

    slido y el fluido de trabajo) con el coeficiente de trasferencia de calor para un rea

    determinada

    *onde h es el coeficiente de conveccin+o coeficiente de pelcula, /ses el readel cuerpo

    en contacto con el fluido, 0s es la temperatura en la superficie del cuerpo y 0inf es la

    temperaturadel fluido lejos del cuerpo.

    http://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_(fluidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Ventiladorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_convecci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_pel%C3%ADculahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_(fluidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Ventiladorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newtonhttp://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_convecci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_pel%C3%ADculahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81reahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transferencia_de_calor
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    . M"#)' &e+#*)'.

    *e acuerdo a lo postulado anteriormente, la conveccin es el mecanismo transferencia decalor a trav's de un fluido con movimiento masivo de 'ste. En la conveccin existe

    movimiento del fluido a nivel macroscpico mientras que en la conduccin existe

    movimiento a nivel microscpico, atmico o molecular, pero no a nivel macroscpico,

    entendi'ndose como macroscpico el movimiento de vol(menes relativamente grandes del

    fluido.

    La conveccin se clasifica en natural y forzada. En la conveccin forzada se obliga al fluido

    a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba hidrulica. En la

    conveccin natural el movimiento del fluido es debido a causas naturales, como el efecto de

    flotacin, el cual se manifiesta con la subida del fluido caliente y el descenso del fluido frio.

    La conveccin forzada se clasifica a su vez en externa e interna dependiendo de si el flujo

    de fluido es interno o externo. El flujo de un fluido se clasifica como interno o externo

    dependiendo de si se fuerza al fluido a fluir por un canal confinado +superficie interior o

    por una superficie abierta. El flujo de un fluido no limitado por una superficie +placa,alambre, exterior de un tubo es flujo externo. El flujo por un tubo o ducto es flujo interno

    si ese fluido est limitado por completo por superficies slidas. El flujo de lquidos en un

    tubo se conoce como flujo en canal abierto si ese tubo est parcialmente lleno con el lquido

    y se tiene una superficie libre.

    La velocidad de transferencia de calor a trav's de un fluido es mucho mayor por

    conveccin que por conduccin. )uanto mayor es la velocidad del fluido mayor es la

    velocidad de transferencia de calor.

    La transferencia de calor por conveccin depende de las propiedades del fluido, de la

    superficie en contacto con el fluido y del tipo de flujo. Entre las propiedades del fluido se

    encuentran la viscosidad dinmica 1, la conductividad t'rmica %, la densidad r. 0ambi'n se

    podra considerar que depende de la viscosidad cinemtica 2, puesto que 2,3 1 4r. Entre las

    propiedades de la superficie que intervienen en la conveccin estn la geometra y la

    aspereza. El tipo de flujo, laminar o turbulento, tambi'n influye en la velocidad de

    transferencia de calor por conveccin.

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    Junio de 2015.

    En cualquier caso, la velocidad de transferencia de calor por conveccin siempre es

    proporcional a la diferencia de temperatura entre la superficie y el fluido. Este hecho se

    modela matemticamente mediante la Ley de Enfriamiento de -e#ton q5punto 3 h + 0s 5

    0inf o 65punto 3 h /s + 0s 5 0 inf donde 0s es la temperatura de la superficie en contacto

    con el fluido y 0infes la temperatura del fluido lo suficientemente lejos de dicha superficie.

    La influencia de las propiedades del fluido, de la superficie y del flujo se cuantifica en el

    coeficiente de pelcula o coeficiente de transferencia de calor por conveccin +h.

    En el anlisis de la conveccin es prctica com(n quitar las dimensiones a las expresiones

    fsico5matemt