Instituto Tecnológico de Mexicali.

Carrera:

Ingeniería Química.

Materia:

Laboratorio Integral 1.

Profesor:

Norman Edilberto Rivera Pasos.

Trabajo:

Reporte de Practica de laboratorio.

“Convección libre y forzada.”

Mesa No. 2

Samuel Lepe de Alba.

Jazmín Lizeth Jiménez Nava.

Lizeth Ramírez Salgado.

Rosa Isela Román Salido.

Diana Alejandra Ríos Marín.

Oscar Astorga Araujo.

Belén Guadalupe Domínguez Moreno.

Jesús Manuel Auyon González.

Mexicali B.C., 18 de noviembre de 2015

Objetivo:

Conocer y diferenciar la convección libre y forzada.

Introducción:

Convección natural: En la convección natural el flujo resulta solamente de la diferencia de temperaturas del fluido en presencia de la fuerza gravitacional, puesto que la densidad del fluido disminuye con el incremento de temperatura

Convección forzada: En la convección forzada se obliga al fluido a fluir mediante medios externos, como un ventilador o una bomba.

Fundamento teórico:

Convección natural:

En convección natural el flujo resulta solamente de la diferencia de temperaturas del fluido en presencia de una fuerza gravitacional. La densidad de un fluido disminuye con el incremento de temperatura. En un campo gravitacional, dichas diferencias en densidad causadas por las diferencias en temperaturas originan fuerzas de flotación. Por lo tanto, en convección natural las fuerzas de flotación generan el movimiento del fluido. Sin una fuerza gravitacional la convección natural no es posible. En convección natural una velocidad característica no es fácilmente disponible.

Figura 1.

Corrientes convectivas adyacentes a placas verticales y horizontales.

a) Un fluido adyacente a una superficie vertical con temperatura uniforme.

b) La temperatura de la superficie vertical es incrementada y se crean corrientes convectivas.

c) Una superficie horizontal calentada y encarada hacia arriba.

d) Una superficie horizontal calentada y encarada hacia abajo.

Convección forzada:

Convección Forzada: el movimiento del fluido es generado por fuerzas impulsoras externas. Por ejemplo: aplicación de gradientes de presión con una bomba, un soplador, etc.

Los fenómenos que afectan la fuerza de resistencia al movimiento también afectan la transferencia de calor y este efecto aparece en el número de Nusselt.

Los datos experimentales para la transferencia de calor a menudo se representan de manera conveniente con precisión razonable mediante una simple relación de la ley de las potencias de la forma:

Donde m y n son exponentes constantes y el valor de la constante C depende de la configuración geométrica y del flujo.

La temperatura del fluido en la capa límite térmica varía desde Ts, en la superficie, hasta alrededor de T∞, en el borde exterior de esa capa. Las propiedades del fluido también varían con la temperatura y, por consiguiente, con la posición a lo largo de la capa límite. Para tomar en consideración la variación de las propiedades con la temperatura, las propiedades del fluido suelen evaluarse a la llamada temperatura de película, definida como:

La cual es el promedio aritmético de las temperaturas de la superficie y del flujo libre. De esta forma, se supone que las propiedades del fluido se mantienen constantes en esos valores a lo largo de todo el flujo. Una manera alternativa de considerar la variación de las propiedades con la temperatura es evaluar todas esas propiedades a la temperatura del flujo libre y multiplicar el número de Nusselt obtenido de la ecuación por (Pr∞/Prs)r o (μ∞/μs)r, donde r es una constante determinada en forma experimental.

Reactivos:

Agua.

Material y equipo:

3 vasos de precipitados de 100 ml. Termómetro. Parrilla eléctrica. Agitador de vidrio.

Procedimiento:

Colocar 50 mL de agua a los vasos. Encender la parrilla. Colocar los vasos en la parrilla y calentar hasta 800C. Retirar los vasos. Uno de los vasos se va a llevar a un lugar solo sin ningún tipo de contacto

para dejar enfriar por un lapso de 5 minutos. A otro de los vasos se le introducirá un agitador de vidrio y se agitara por un

lapso de 5 minutos. Al último de los vasos se le soplara por un lapso de 5 minutos. Al inicio y final de cada prueba se tomara la temperatura. Anotar los resultados.

Resultados:

Mecanismo. Temperatura inicial (0C). Temperatura final (0C).Libre. 80 62Agitador. 80 58Soplado. 80 50

El laboratorio se encontraba a 23 0C, la convección forzada se presentó en el caso del agitador y en el caso del soplado, el enfriamiento en el soplado fue mayor ya que es casi como un ventilador. En el caso de la convección libre no se enfrió mucho ya que no se tocó, nadie estuvo ahí cerca del agua y no hubo ninguna corriente de aire que hiciera que se enfriara más rápido.

Conclusiones:

Con la presente practica si se comprobó lo que se quería, ya que en teoría dice que la convección natural no influye ningún tipo de mecanismo, la temperatura alcanzara un equilibrio con la del ambiente, en cambio en la forzada puede enfriarse un poco más que la del ambiente ya que se está utilizando un mecanismo que ayude a que se enfrié más rápido.

Bibliografía:http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/lopez_s_ja/capitulo3.pdf

Transferencia de calor y masa. 4ta. Ed. Yunus Cengel.