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Kits de laboratorio portátiles para la educación de los estudiantes

Se ha diseñado una serie de 14 talleres prácticos para que los estudiantes los realicen como parte de un curso de transferencia de calor. El uso de un kit que incluye sensores de temperatura y flujo de calor que se ejecutan en cualquier computadora portátil lo convierte en un laboratorio móvil para los estudiantes. Los gráficos en tiempo real del flujo de calor aumentan el interés de los estudiantes a medida que miden e interpretan los eventos térmicos del mundo real. Los datos se guardan en sus computadoras para un análisis más detallado de los conceptos básicos del curso. Esto se convierte en una experiencia de laboratorio sin la programación y el personal necesarios de los laboratorios. Vea algunas de las actividades a continuación.

Nota: El taller n. ° 13 requiere algunos equipos adicionales que se encuentran comúnmente en los laboratorios académicos. Haga clic aquí para obtener una lista

*** Nota sobre el software ***

El DAQ  El software está diseñado para su uso en Windows.  Si bien tenemos una versión MAC, tenemos capacidades limitadas para solucionar problemas y recomendamos Windows.

KIT DE LABORATORIO COMPLETO PARA LLEVAR A CASA EDU (Equipo para 13 talleres)
Precio

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  Hay disponibles descuentos por volumen.  

  Precio indicado para las ventas en EE. UU. Los precios internacionales pueden variar.

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 - Sensor de flujo de calor de 0.5 "x0.5" con termopar integrado

  - Sensor de temperatura de termopar individual

  - Dispositivo de adquisición de datos de alta resolución con 8 canales

  - Software necesario para recopilar medidas de DAQ

  - Bloques de diversos materiales que se utilizarán para las pruebas.

  - Aleta de aluminio

  - Pilas de 1 "x1"  Calentador de resistencia de película delgada

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Actividades del taller
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Compilado

Transferencia de calor

Talleres de trabajo

 

Temas del plan de estudios del taller

 - Modos de transferencia de calor  

  - Calor frente a temperatura

  - Conductividad térmica

  - Resistencia térmica: paralelo y serie

  - Coeficiente de transferencia de calor por convección

  - Aletas convectivas y eficiencia

Taller n. ° 1: Introducción a los sensores de flujo de calor

Este es un ejercicio simple para ayudar a los estudiantes a comprender la transferencia de calor (o flujo de calor) como una cantidad física. Este taller proporciona una introducción al sistema de sensores móviles.  Se enfatiza la diferencia entre la temperatura y el flujo de calor junto con los valores típicos que deben medirse.

 

Taller n. ° 2 - Introducción al metabolismo corporal

Este es un ejercicio simple para ayudar a los estudiantes a comprender la transferencia de calor (o flujo de calor) como una cantidad física y relacionarse fácilmente con el concepto de ingesta calórica de alimentos. Además, este taller hace que los estudiantes realicen mediciones simples en sus propios cuerpos para familiarizar a los estudiantes con el sistema de medición del flujo de calor.

 

Taller n. ° 3 - Introducción a las aletas

Los estudiantes aprenden los conceptos básicos de las aletas térmicas tomando medidas del flujo de calor y la temperatura de una aleta de aluminio calentada (incluida en los kits de laboratorio).  La eficiencia de las aletas puede  luego calculado y  en comparación con los valores teóricos. Más importante,  los estudiantes tienen la oportunidad de sentir realmente la disminución de la temperatura desde la base hasta la punta de la aleta para comprender cómo funciona una aleta.

 

Taller n. ° 4 - Introducción a la capacitancia concentrada transitoria

Este ejercicio permite a los estudiantes una experiencia práctica en el aprendizaje de la transferencia de calor de capacitancia concentrada.  utilizando  un balance energético transitorio y las soluciones exponenciales habituales. Gráficos reales de medidas térmicas tomadas en un pequeño bloque de aluminio mientras se calienta, lo que les ayuda a ver la correspondencia entre calor y temperatura. También llegan a "sentir" el cambio de temperatura del bloque de aluminio.  con tiempo para relacionarse con los valores medidos. La coincidencia entre las predicciones y los datos reales proporciona a los estudiantes una conexión entre la teoría y el mundo real.

Taller n. ° 5 - Introducción a la resistencia térmica transitoria

Este ejercicio combina el tema de la transferencia de calor transitoria en medios semi-infinitos con la resistencia térmica. La conductividad térmica del hormigón y la alfombra son diferentes en un orden de magnitud, lo que tiene un gran efecto en la transferencia de calor resultante, pero mucho menos en el cambio de temperatura.  Los estudiantes usan medidas para hacer cálculos y averiguar por qué  el concreto puede “sentirse” mucho más frío que la alfombra, aunque estén a la misma temperatura inicial.

 

Taller n. ° 6: Introducción a los disipadores de calor y los balances de energía

Los estudiantes aprenden sobre los disipadores de calor mediante la recopilación de mediciones térmicas en dos materiales diferentes del lavabo (metal y alfombra) mientras que la transferencia de calor es proporcionada por un calentador. Las respuestas de temperatura y flujo de calor se utilizan para determinar la calidad de los sumideros. Estudiantes son  Se anima a dibujar el sistema y el balance energético para ayudar a visualizar y obtener las ecuaciones correspondientes.

 

Taller n. ° 7 - Introducción a la resistencia térmica

Este taller presenta  el concepto de resistencia térmica y enfatiza la importancia de agregar diferentes resistencias térmicas. Las manos de los estudiantes proporcionan calor a combinaciones de diferentes materiales mientras toman medidas para que puedan realmente "sentir" la diferencia entre los escenarios.  Esta aplicación también se extiende a los intercambiadores de calor cuando se considera el efecto del ensuciamiento.

 

Taller # 8 - Introducción a la convección

La convección de fluidos se introduce haciendo que los estudiantes  caracterizar  transferencia de calor por convección de sus propias muñecas en diferentes condiciones térmicas.  Los estudiantes usan el flujo de calor y las mediciones de temperatura para calcular el coeficiente de transferencia de calor por convección, el número de Reynolds y el número de Nusselt en cada escenario.

 

Taller # 9 - Introducción a los Jets

Soplar aire sobre algo para calentar o enfriar es común. Los estudiantes experimentan el concepto de chorros convectivos mientras realizan experimentos sencillos en los que soplan aire sobre un bloque de aluminio. Las mediciones de temperatura y flujo de calor les permiten calcular  coeficiente de transferencia de calor por convección, así como  la presión pulmonar correspondiente de la ecuación de Bernoulli.

Taller # 10 - Introducción a la conducción de ventanas

Los estudiantes aprenden sobre la transferencia de calor en la aplicación común de ventanas de construcción. La temperatura de la superficie y la medición del flujo de calor se realizan en ambos lados de un panel de vidrio. Los estudiantes ganan práctica  Dibujar un volumen de control alrededor del sistema que muestre el flujo de calor al vidrio debe ser igual al flujo de calor que sale de él.  Luego pueden relacionar lo que ven en el libro de texto con los valores que realmente miden.

 

Taller n. ° 11 - Introducción a la evaporación del agua

Esta es una repetición del Taller 8, pero ahora con un paño húmedo para proporcionar transferencia de masa además de transferencia de calor por convección de las muñecas de los estudiantes. La relación de Lewis se utiliza para relacionar el coeficiente de transferencia de calor y el coeficiente de transferencia de masa. Los estudiantes calculan la transferencia simultánea de calor y masa y luego infieren  humedad relativa del aire de la transferencia total de energía. Deben ver que la transferencia de energía de la evaporación domina la transferencia de energía general desde la superficie.

Taller n. ° 12 - Introducción a los coeficientes de transferencia de calor

Este taller utiliza un calentador y sensores térmicos montados en la pared de un edificio.  para calcular los coeficientes de transferencia de calor a medida que la temperatura de la superficie cambia con el tiempo. Ilustra la importancia de cómo se define el valor de h y cómo el valor aparente puede cambiar con diferentes condiciones. También muestra cómo cambiar la temperatura de la superficie localmente donde se encuentra el calentador puede aumentar el coeficiente de transferencia de calor aparente. A esto se le ha llamado a veces el "efecto isla de calor".

 

Taller # 13 - Introducción a la radiación

Este taller presenta la radiación térmica, que a menudo es un tema difícil de comprender para los estudiantes en una conferencia. Se utiliza una placa de aluminio calentada como fuente de radiación. Pintura en aerosol negra F lat  cubre la mitad de la placa mientras que la otra mitad se deja de metal pulido.  Los estudiantes pueden sentir y medir la diferencia en el flujo de calor por radiación de las dos mitades de la placa y luego determinar la emisividad.  Esto ayuda  los estudiantes aprecian el efecto de la emisividad superficial en el intercambio de radiación.
 

Taller # 14 - Creatividad experimental

Este es uno de los talleres favoritos de los estudiantes porque no se limitan a ejercicios predeterminados. Estudiantes  pueden usar su creatividad para medir el flujo de calor en su propio problema experimental que se les ocurra. Dan un breve informe sobre su problema y sus resultados mientras relacionan los conceptos de transferencia de calor aplicables.

Breve descripción de cada taller (haga clic en los títulos para ver el taller completo)

 - Capas límite convectivas

  - Transferencia de calor transitoria con capacitancia acumulada

  - Transferencia de calor transitoria en sólidos semi-infinitos

  - Transferencia de masa

  - Cuerpos negros de radiación

  - Cuerpos grises de radiación

Adquisitivo

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