Norman E. Rivera Pazos

Práctica #7

Obtención del coeficiente de convección

P

José Ricardo Silva Talamantes

Gabriel Manjarrez Albarrán

Diana Pérez Santoyo

Fernanda Barrera Gutiérrez

Francisca Sánchez Sánchez

José Víctor Muñoz Saucedo

Laboratorio Integral I

Introducción

El presente reporte de laboratorio tiene como finalidad presentar los conocimientos

adquiridos en la pasada práctica de laboratorio llamada "determinación del coeficiente

de convección " Correspondiente a la materia de Laboratorio Integral, impartida por el

profesor Norman Edilberto Rivera Pazos, en el Instituto Tecnológico de Mexicali.

la forma la cual se obtuvieron los datos del coeficiente de convección (h) , fue por

medio de un experimento realmente simple el cual trataba de hacer pasar un flujo de

agua por una manguera y así determinar el coeficiente de convección con las

fórmulas de nusselt,reynolds y prandtl .

Objetivo

Obtener el valor del coeficiente de convección (flujo forzado) del agua.

Marco Teórico

El coeficiente de película o coeficiente de convección, representado habitualmente

como h, cuantifica la influencia de las propiedades del fluido, de la superficie y del flujo

cuando se produce transferencia de calor por convección.

El Número de Nusselt (Nu) es un número adimensional que mide el aumento de la

transmisión de calor desde una superficie por la que un fluido discurre (transferencia

de calor por convección) comparada con la transferencia de calor si ésta ocurriera

solamente por conducción.

L como una longitud característica. Para formas complejas se define como el volumen del cuerpo dividido entre su área superficial.

K como la conductividad térmica del fluido.

h como el coeficiente de transferencia de calor.

Re=número de Reynolds C y n=parámetros que dependen del número de Reynolds

Pr=número de prandtl

El número de Reynolds relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica

de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de

dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos

casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de

Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande).

Para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta, el número de

Reynolds viene dado por:

El Número de Prandtl (Pr) es un número adimensional proporcional al cociente entre la difusividad de momento (viscosidad) y la difusividad térmica. Se llama así en honor a Ludwig Prandtl.

Cp. es la capacidad calorífica a presión constante.

μ es la viscosidad.

k es la conductividad termica.

Material y equipo

termómetro de luz infraroja

manguera de plástico

probeta

Bernie

cronometro

Procedimiento

Se coloca la manguera de diámetro de 1 cm en la toma de agua

se abre la toma de agua y se calcula el caudal con el cronometro y una probeta

se mide la temperatura del influente y efluente que ambas son de 24 grados centígrados

Cálculos y Resultados

Datos:

Diámetro de tubería interior= 1cm=

Temperatura del agua = 24 centígrados

Q= volumen por unidad de tiempo = 2.524 X 10^-5

Cp= 4181.3

µ (24 ˚C) =0.00089 N s/

k=0.58 W/m k

v= ρ=997 kg/

Re=

Pr=

Nu=

Conclusiones

Gracias al experimento realizado se pudo comprender mejor el cálculo del coeficiente

de conductividad térmica ,se puede aprecias cuales son las variables que realmente

alteran dicho coeficiente que serían las propiedades físicas del fluido así como el

diámetro de la tuberia,la velocidad del fluido y su temperatura .

El coeficiente de convección obtenido fue de 3335.58 para agua en un flujo forzado el

cual está en los límites para su categoría lo cual avala nuestro experimento.

Medio Coeficiente de transferencia

de calor h (W/m2.K)

Aire (convección natural) 5-25

Aire/vapor supercalentado

(convección forzada) 20-300

Petróleo (convección forzada) 60-1800

Agua (convección forzada) 300-6000

Agua (en ebullición) 3000-60.000

Vapor (en condensación) 6000-120.000

Referencias:

http://help.solidworks.com/2011/spanish/SolidWorks/cworks/LegacyHelp/Simulation/An

alysisBackground/ThermalAnalysis/Convection_Topics/Convection_Heat_Coefficient.ht

m?format=P