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Transferencia de calor
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Reporte de fenómenos de transporte
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Universidad Nacional Pedro Henríquez UreñaFacultad de ciencias y tecnología: Escuela de Ingeniería Química.
Laboratorio de fenómenos de transporte
Experimento transferencia de calor por radiación
Marlenys Yamilette Cuevas Silfa
mc17-1673@unphu.edu.do
Estudiante de término de Ingeniería química UNPHU.
I. Resumen:
La radiación térmica se incluye dentro de las tres formas básicas de transferencia de calor. En la radiación, la
transferencia de calor se produce a través de ondas electromagnéticas. Al contrario que en la conducción de
calor y en la convección, la radiación térmica también se puede propagar en vacío. La radiación térmica no se ve
afectada por los materiales.
WL 460 permite realizar ensayos fundamentales destinados a la docencia específica de la transferencia de calor
por radiación. El equipo de ensayo se articula en torno a una probeta metálica calefactada por un haz de luz
concentrado. Se produce el haz de luz con una lámpara halógena ajustable sin escalonamiento y un reflector
parabólico. El reflector se encarga de concentrar la radiación en un foco. La probeta se coloca sobre un termopar
que se sitúa en el foco. La radiación térmica emitida por la muestra se mide con ayuda de una termopila. Para
poder medir la radiación a diferentes distancias, la termopila está montada sobre una plataforma móvil. Tiene a
su disposición probetas con diferentes superficies. Los componentes adaptados perfectamente aseguran rápido
calentamiento y mediciones con pocas perturbaciones.
II. Abstract:
Thermal radiation is included within the three basic forms of heat transfer. In radiation, heat transfer occurs
through electromagnetic waves. Contrary to heat conduction and convection, thermal radiation can also
propagate in a vacuum. Thermal radiation is not affected by materials.
WL 460 allows fundamental tests for the specific teaching of radiation heat transfer. The test equipment is
articulated around a metallic specimen heated by a concentrated beam of light. The light beam is produced with
an infinitely adjustable halogen lamp and a parabolic reflector. The reflector is responsible for concentrating the
radiation in a focus. The test tube is placed on a thermocouple that is placed in the focus. The thermal radiation
emitted by the sample is measured with the help of a thermopile. In order to be able to measure radiation at
different distances, the thermopile is mounted on a mobile platform. Specimens with different surfaces are
available. Perfectly matched components ensure fast heating and measurements with few disturbances.
III. Objetivos:
Realizar la calibración del equipo WL 460.
Describir cualitativamente la relación entre la temperatura de la muestra y la radiación recibida.
Determinar la pendiente de los valores medidos en el diagrama logarítmico.
Derivar la relación entre la pendiente en la representación logarítmica y la funcion potencial
mediante el uso de las leyes potenciales.
, IV. Fundamentos teóricos:
La transmisión de calor por radiación se caracteriza porque la energía se transporta en forma de ondas
electromagnéticas, que se propagan a la velocidad de la luz. El transporte de energía por radiación puede
verificarse entre superficies separadas por el vacío. La radiación emitida por un cuerpo es consecuencia de la
agitación térmica de las moléculas que lo componen. La transferencia de calor por radiación se puede describir
haciendo referencia al "cuerpo negro”.
La energía de radiación por unidad de tiempo de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de la
temperatura absoluta y se puede expresar con la ley de Stefan-Boltzmann como: q = σ T 4 A
Dónde
q = transferencia de calor por unidad de tiempo (W).
σ = 5.6703 10 -8 (W / m 2 K 4) - La constante de Stefan-Boltzmann.
T = temperatura absoluta en kelvin (K).
A = área del cuerpo emisor (m 2).
La constante de Stefan-Boltzmann en unidades imperiales
σ = 5.6703 10 -8 (W / m 2 K 4).
σ = 1.714 10 -9 (Btu / (h ft 2 o R 4)).
σ = 1,19 10-11 (Btu / (h en 2 o R 4)).
Para objetos distintos de los cuerpos negros ideales ('cuerpos grises'), la ley de Stefan-Boltzmann se puede
expresar como: q = ε σ T 4 A
Dónde
ε = coeficiente de emisividad del objeto.
Para el cuerpo gris, la radiación incidente (también llamada irradiación) se refleja, absorbe o transmite
parcialmente. El coeficiente de emisividad está en el rango 0 < ε <1, dependiendo del tipo de material y la
temperatura de la superficie. Hierro oxidado a 390 o F (199 o C)> ε = 0.64 y Cobre pulido a 100 o F (38 o
C)> ε = 0.03.
Tasa neta de pérdida de radiación
Si un objeto caliente irradia energía a su entorno más frío, la tasa neta de pérdida de calor por radiación se puede
expresar como: q = ε σ (T h 4 - T c 4) A h
Dónde
T h = temperatura absoluta del cuerpo caliente (K)
T c = temperatura absoluta del entorno frío (K)
A h = área del objeto caliente (m 2)
Ley del coseno de Lambert
Emisión de calor de una superficie en un ángulo β se puede expresar con la ley del coseno de Lambert como:
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