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Práctica no-11

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Práctica no-11

  1. 1. Práctica No. 11 Objetivo: Determinar la eficiencia de una aleta. Marco Teórico: Eficiencia en superficies extendidas. 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. Parámetros para el análisis de la aleta: Diferencia de temperaturas (𝜃): 𝜃(𝑥) = 𝑇(𝑥) − 𝑇∞ Máxima diferencia de temperaturas ( 𝜃𝑏): 𝜃𝑏 = 𝑇𝑏 − 𝑇∞ Factor geométrico (m): 𝑚 = √ ℎ𝑃 𝐾𝐴 𝑐 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): Se determina con la ecuación: 𝜀 𝑓 = 𝑄 𝑓 𝑄sin𝑎𝑙𝑒𝑡𝑎 = 𝑄 𝑓 ℎ𝐴 𝑏 𝜃 𝑏 donde Ab es el área 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). 𝜂 𝑓 = 𝑄 𝑓 𝑄 𝑚𝑎𝑥 = 𝑄 𝑓 ℎ𝐴 𝑓 𝜃 𝑏 Donde Af es el área de superficie de la aleta que se expone a convección.
  2. 2. Material y equipo:  Termómetro de infrarrojo.  Termómetro de mercurio.  Plancha.  Vaso de precipitado de 2 litros.  Recipiente metálico con cuatro aletas.  Agua. Procedimiento: 1. Medir el recipiente metálico según se requiera para los cálculos. 2. Con la ayuda de la plancha se calentó el agua en un vaso de precipitado de dos litros hasta llegar a una temperatura de 88° centígrados. 3. Después se vertió el agua caliente al recipiente metálico en donde adquirió una nueva temperatura de 70° centígrados. 4. Para terminar se tomaron las temperaturas con el termómetro de infrarrojo en las cuatro aletas y en la pared (cercano a la aleta) de cada una. 5. Calcular la Q de las aletas y la eficiencia de las mismas. Resultados: Temperaturas en grados centígrados, tomadas después de un minuto. Lado 1 Lado 2 Lado 3 Lado 4 Pared 61.5 61.61 58.77 55.94 Aleta 57.38 55.72 56.83 53.3 Obtenidas ya las temperaturas requeridas y las mediciones necesarias, se prosigue con los cálculos para obtener la eficiencia de las aletas en el recipiente metálico. Para esto se realizó un vaciado de datos en una hoja de Excel en donde se obtuvieron los siguientes resultados.
  3. 3. Obteniendo así una eficiencia real promedio de 90.32% y una real promedio de 90.36%. Y para confirmar nuestros resultados se calculó una eficiencia dada según el factor geométrico de distintas aletas, según la gráfica siguiente se obtuvo lo siguiente. Calculando la eficiencia de la aleta con esta fórmula se obtuvo un valor de 0.456 que nos indica que nuestras aletas son tan eficientes como se obtuvo experimentalmente y a la vez confirma estos mismos resultados antes obtenidos. Observaciones: Gracias a la utilización de la gráfica en donde describía la eficiencia de aletas según su forma se pudo confirmar que la eficiencia de nuestras aletas eran las mismas a las que se calcularon de forma experimental.
  4. 4. Conclusiones: Se puede decir que la forma en la que están diseñadas nuestras aletas proporciona una mayor transferencia de calor, por lo que son más eficientes en comparación con algunas otras formas de aletas. Referencias https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2012/01/clase-de-aletas.pdf https://sites.google.com/site/tcmdefiunsj/tema-3

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