Determinacion del coeficiente de transferencia de calor

1. LABORATORIO
INTEGRAL 1
Practica 9: Determinación del
coeficiente de transferencia de calor
ALUMNA:
Delly Baltazar Armenta
Fecha
11 de diciembre de 2014

2. INTRODUCCION
Al realizar esta práctica nos basamos principalmente en la ley de Enfriamiento,
donde calcularemos el coeficiente de película o coeficiente de convección, para ello
tendremos que indagar acerca de la ley de enfriamiento de Newton.
Y así poder llevar a cabo el experimento, para esto tendremos que volver a utilizar
un vaso de precipitado con agua, y después el cilindro de bronce.
Al terminar la práctica, y obtener los resultados, compararemos el valor de h teórico
y el valor de h obtenido en dicho experimento.
OBJETIVO
Determinación del coeficiente de transferencia de calor utilizando agua y cilindro de
cobre.
MARCO TEORICO
Ley de enfriamiento de Newton
La ley de enfriamiento de Newton establece que la tasa de transferencia de calor
que abandona una superficie a una temperatura Ts para pasar a un fluido del
entorno a temperatura Tf se establece por la ecuación:
Qconveccion = h A (Ts - Tf)

3. Donde el coeficiente de transferencia de calor h tiene las unidades de W/m2.K o
Btu/s.in2.F. El coeficiente h no es una propiedad termodinámica. Es una correlación
simplificada entre el estado del fluido y las condiciones de flujo, por lo cual
generalmente se la conoce como una propiedad de flujo.
La convección está ligada al concepto de una capa de contorno que es una delgada
capa de transición entre una superficie, que se supone adyacente a las moléculas
estacionarias, y el flujo de fluido en el entorno. Esto se puede observar en la
siguiente figura que muestra un flujo sobre una placa plana.
Al mecanismo real de transferencia de calor a través de la capa del contorno se lo
toma como conducción, en la dirección y, a través del fluido estacionario cercano a
la pared que es igual a la tasa de convección que va desde la capa límite al fluido.
Esto puede expresarse de la siguiente manera:
h A (Ts - Tf) = - k A (dT/dy)s
Es decir que el coeficiente de convección para una determinada situación puede
evaluarse midiendo la tasa de transferencia de calor y la diferencia de temperatura,
o midiendo el gradiente de temperatura adyacente a la superficie y la diferencia de
temperatura.

4. MATERIAL Y EQUIPO
 Caja de laboratorio
 3 Soporte universal
 4 Pinzas para soporte
 Termómetro
 1 Vaso de precipitado
 Cronometro
 Termómetro infrarrojo
 1 Probeta
 Cilindro de bronce
PROCEDIMIENTO
 Montamos el equipo de laboratorio para llevar a cabo la práctica, los tres
soportes universales con las pinzas sosteniendo la secadora y el vaso de
precipitado, así también como el cilindro de bronce.

5.  Calentamos el agua y tomamos el tiempo con el cronometro, y medimos la
temperatura con el termómetro.
 Detenemos el calentamiento cuando la temperatura deje de aumentar en el
agua.
 Calentamos el tubo de bronce, y medimos el tiempo en que las dos caras del
cilindro cubierto de aislante estén en equilibrio.
 Medimos la distancia a la que está el cilindro de bronce y la secadora, debe
ser la misma distancia entre la secadora y el vaso de precipitado.

6. CALCULOS Y RESULTADOS
Tiempo Agua Bronce (cara abajo)
Al Inicio 24°C 24.4°C
A los 3 minutos 26°C 33.6 °C
Temperatura ambiente 25°C
푘 = 139푤/푚°퐶
푞 푐표푛푣푒푐푐푖표푛 = 푞 푐표푛푑푢푐푐푖표푛
ℎ퐴(푇 − 푇∝ ) = 퐾퐴
푑푇
푑푥
ℎ =
푘
푑푇
푑푥
푇 − 푇∞
ℎ =
(139
푤
푚퐶
)
(33.6°퐶 − 24.4 °퐶)
0.098 푚
25.4°퐶 − 25°퐶

7. ℎ = 32622.44
푤
푚2 °퐶
푄 = 푚퐶푝Δ푇
푄 = (0.025 푘푔) (4.18
퐾퐽
푘푔°퐶
)(26°퐶 − 24°퐶 )
푄 = 0.209 퐾퐽 = 209 퐽
푞 =
푄
푠
=
209 퐽
180 푠
푞 = 1.16 푤푎푡푡푠
푞 푐표푛푑푢푐푐푖표푛 = ℎ(푇 − 푇∞)
ℎ =
푞 푐표푛푑푢푐푐푖표푛
푇 − 푇∞
ℎ =
1.16 푤푎푡푡푠
25.4°퐶 − 25°퐶
ℎ = 3
푤
푚2 °퐶
Rango de h investigado= de 5 a 20 w/m2 °C
CONCLUSION
Después de realizar la práctica pudimos observar que casi nos aproximamos al valor
investigado, que es de rango 5 a 20, pero para hacerlo una sola vez, quedamos
satisfechos, además por cuestiones de tiempo no pudimos realizar otro experimento
para volver a calcular el coeficiente de película. De esta manera pudimos observar
que la ley de enfriamiento de Newton si se cumple.

8. REFERENCIAS:
http://help.solidworks.com/2011/spanish/SolidWorks/cworks/LegacyHelp/Simulatio
n/AnalysisBackground/ThermalAnalysis/Convection_Topics/Convection_Heat_Coe
fficient.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/enfriamiento/enfriamiento.htm
http://ciencia-basica-experimental.net/newton.htm