top of page
Taller n. ° 3 - Introducción a las aletas

Tarea: Mira la definición de eficiencia de la aleta y cómo se relaciona con la distribución de temperatura en una aleta. Compare los valores medidos y teóricos.


En este taller, utiliza la pieza delgada de aluminio como aleta que se alimenta con el calentador de película delgada suministrado con el kit. El medidor de flujo de calor se puede usar para medir la transferencia de calor total suministrada a la aleta. La eficiencia de la aleta tiene una definición simple de esta transferencia de calor real en relación con la transferencia de calor máxima que ocurriría si toda la aleta estuviera a la temperatura base.

 

 

 


h es el coeficiente de transferencia de calor, A f es el área de superficie total de la aleta, q f es la transferencia de calor real desde la aleta.

  A f = 2 * w * L + 2 * t, donde w = ancho, L = largo desde la base y t = espesor.
La figura 1 muestra un ejemplo de una distribución de temperatura típica a lo largo de una aleta. La figura 2 es una imagen de la aleta de aluminio suministrada montada en el calentador y el sensor de flujo de calor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


La teoría de una aleta recta da la eficiencia de la aleta como

 

 

 


en términos del coeficiente de transferencia de calor, hy la conductividad térmica de la aleta, k . La función tangente hiperbólica (tanh) es una función exponencial especial. Los valores se pueden determinar en algunas calculadoras o buscar en línea.

W3_eq1.JPG
W3_eq2.JPG
W3_1.JPG
W3_2.JPG
Taller n. ° 3 - Resultados de las aletas

Su desafío es medir la transferencia de calor de la aleta suministrada y calcular la eficiencia de la aleta. Antes de comenzar, mida el tamaño de la aleta y registre las dimensiones. Como se muestra en la figura, coloque el calentador en cualquier superficie de baja conductividad seguido por el medidor de flujo de calor y el extremo pequeño de la delgada hoja de aluminio. Use el pequeño bloque de madera para mantener todo esto en su lugar. Esta disposición forzará la mayor parte de la energía del calentador a través del sensor de flujo de calor a la hoja de aluminio de alta conductividad para luego disiparse en el aire. Encienda el calentador y el sistema de adquisición de datos. Deje que el sistema se equilibre, lo que puede tardar entre cinco y diez minutos. Esto quedará claro cuando la temperatura y el flujo de calor medidos por el sensor se vuelvan casi constantes. Registre estos valores. Asegúrese de que el segundo termopar esté alejado de la aleta en la habitación.


El tamaño del calentador es de 1 pulgada por 1,2 pulgada, lo que da un área de superficie de A h = 7,75 cm ^ 2. Utilice esta área con el flujo de calor medido para encontrar la transferencia de calor de entrada total que la aleta disipa al aire, q = q "A f . La aleta es de aluminio, que tiene una conductividad térmica de k = 175 W / mK. La superficie de la aleta será el doble de la longitud por el ancho (sin tener en cuenta los bordes muy delgados). Debido a que los efectos de la radiación se pueden incluir aproximadamente en el coeficiente de transferencia de calor, trate el problema como se muestra en la introducción como si fuera pura convección de la aleta. y conducción en la aleta Inicialmente, suponga que el coeficiente total de transferencia de calor de la aleta al aire es h = 15 W / m ^ 2-K.


1. Valores medidos:
   Flujo de calor, q "=                   

 


   Temperatura del sensor, T s =                

 


   Temperatura del aire, T =                

 


   Transferencia de calor de aleta, q =                

 


   Ancho de la aleta, w =                

 


   Longitud de la aleta, L =                

 


   Espesor de la aleta, t = 0,32 mm

 


   Área de la aleta, A f =                

 


   Eficiencia de la aleta, η f =                

 


2. Compare los resultados medidos con la teoría usando las ecuaciones dadas para una aleta recta:
  

   m f =                

 


   m f L =                

 


    η f =                

 


3. ¿Cómo se comparan estos valores con lo que se midió?

 


4. ¿Cuál sería un valor más apropiado del coeficiente de transferencia de calor para hacer que la teoría y las medidas coincidan mejor?

 

5. Sienta la distribución de la temperatura a lo largo de la aleta con los dedos. ¿Coincide con lo que esperarías?

W3_3.JPG
bottom of page