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

Más información sobre los coeficientes de transferencia de calor

Se utiliza un coeficiente de transferencia de calor para relacionar el flujo de calor entre una superficie y un fluido. Para el flujo de calor definido como positivo desde la superficie

 

 


donde Ts es la temperatura de la superficie y Tfluid es la temperatura del fluido a granel. Si la diferencia de temperatura es cero, el valor de h no está definido. Por lo tanto, la transferencia de calor debe proporcionarse dentro o fuera de la superficie para que h tenga significado. Si no se produce una transferencia de calor de forma natural, se puede agregar un calentador para proporcionar un flujo de calor. La tentación podría ser usar solo el calentador y asumir que todo el flujo de calor va al aire por convección. Por lo general, esta no es una buena suposición. Sin el sensor de flujo de calor, es difícil saber cuánta energía térmica del calentador sale realmente al fluido y cuánta es absorbida por el material de la superficie. El valor de un sensor de flujo de calor es que mide directamente el flujo de calor del calentador en la superficie de la pared al fluido.


Sin embargo, colocar un calentador detrás del sensor de flujo de calor crea un "punto caliente" artificial donde está el sensor. Se sabe que esta alteración de la temperatura de la superficie aumenta el coeficiente de transferencia de calor en la ubicación del sensor. Esto da como resultado errores de medición que pueden ser bastante grandes. La siguiente referencia proporciona detalles adicionales. También hay una guía sobre el uso de sensores de flujo de calor en las dos normas ASTM que se enumeran.

 


Diller, TE, "Medición del flujo de calor", Cap. 18, en Handbook of Measurement in Science and Engineering , Ed. M. Kutz, John Wiley & Sons, NY, 2013, págs. 629-659.
ASTM E2684-17, Método de prueba estándar para medir el flujo de calor utilizando calibres planos unidimensionales montados en superficie. Ana. Libro ASTM Standards, 15.03, 2017.
ASTM E2683-17, Método de prueba estándar para medir el flujo de calor utilizando medidores de gradiente de temperatura con inserto empotrado. Ana. Libro ASTM Standards, 15.03, 2017.

 



Más información sobre los coeficientes de transferencia de calor

Normalmente, el flujo de calor a través de las paredes del edificio es muy pequeño. En consecuencia, para medir el coeficiente de transferencia de calor por convección en el exterior de la pared, agregue el calentador provisto en el kit del sensor para obtener un flujo de calor medible. Colóquelo entre el sensor de flujo de calor y la pared de un edificio. Coloque el lado del sensor con el termopar alejado del edificio para obtener un flujo de calor positivo cuando el calentador esté funcionando. Encienda la adquisición de datos durante al menos 10 segundos y luego active el calentador. Déjelo funcionar durante al menos 30 segundos. Luego, encuentre los valores promedio antes y después de encender el calentador.

 

 

 

 


    1. Grafique las temperaturas, el flujo de calor y el coeficiente de transferencia de calor en función del tiempo. Adjuntar al taller. Hacer los valores        de temperatura y flujo de calor antes de encender el calentador tiene sentido?

 

 

 


    2. Muestre los cálculos para los coeficientes de transferencia de calor.

 

 

 

 

 


    3. El calentador aumenta la temperatura del sensor y el flujo de calor convectivo resultante, lo que facilita la           determinar el coeficiente de transferencia de calor. Sin embargo, este aumento de la temperatura de la superficie interrumpe localmente la              capa límite, aumentando el coeficiente de transferencia de calor local. Según sus medidas, ¿cuánto vale el valor h?        aumento para este caso?

 

 

 

 


    4. ¿Qué sucede con el coeficiente de transferencia de calor en condiciones transitorias cuando la dirección de la temperatura                 diferencia cambia de positivo a negativo?

 

 

 

 

 


    5. ¿Qué puede concluir acerca de las limitaciones de los coeficientes de transferencia de calor y cómo se definen?

Taller n. ° 12 - Resultados de los coeficientes de transferencia de calor
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