Difusividad Termica.docx

Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología Laboratorio de Bioingeniería

Equipo IV Casarrubias Hernández Mariela García Sánchez Dania Mendoza Patiño Dulce María Ramírez Hernández Pamela Sánchez Mata José Juan Vergara López Ana Paola

4LV2 Difusividad Térmica Profesores: Gorostiola Espinosa Heidi Lobato Azuceto Linaloe Fecha de entrega: 14 de marzo de 2019

Resultados Tabla 1. Registro de datos del dispositivo y del fluido utilizado. Fluido problema: Jugo de manzana

Características del dispositivo y del fluido: Diámetro interno del cilindro interno del 0.0145 dispositivo Altura del cilindro interno 0.16 del dispositivo Temperatura inicial de la 23.8 muestra problema (To) Temperatura inicial del 42.7 fluido de calentamiento Volumen ocupado por la muestra en el cilindro 100 interno Conductividad térmica 0.553 Capacidad calorífica 3.850 Densidad 1050.8 Flujo de alimentación de 104 agua caliente

Unidades m m °C °C mL [W/m°C] [J/Kg°C] [Kg/m3] [mL/s]

Tabla 2. Registro de temperatura y tiempo Tiempo Temperatura [s] del fluido [°C] 20 24.5 40 29 60 33.4 80 36.4 100 38.2 120 39.6 140 40.6 160 41.3 180 41.7

Temperaura Tiempo Temperatura del agua [s] del fluido caliente [°C] [°C] 42.3 200 41.9 42.1 220 42.3 42 240 42.7 42.7 260 43 42.8 280 43.1 43.2 300 43.4 43.4 320 43.6 43.8 340 43.7 43.7 360 43.9

Temperaura del agua caliente [°C] 42.7 44 44 44.1 44 44.1 44.1 44 44

Tabla 3. Registro de temperatura adimensional, tiempo adimensional y difusividad térmica, para cada tiempo y temperatura. T caliente 42.3 42.1 42 42.7 42.8 43.2 43.4 43.4 43.8 43.7 44 44 44 44.1 44 44.1 44 44.2 44 44 44

θ 0.03 0.28 0.52 0.66 0.76 0.81 0.86 0.89 0.89 0.91 0.92 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00

τ 0.04 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4

α 3.1929E-07 3.9911E-07 5.3214E-07 3.9911E-07 3.1929E-07 2.6607E-07 2.2806E-07 1.9955E-07 1.7738E-07 3.1929E-07 2.9026E-07 2.6607E-07 2.456E-07 2.2806E-07 2.1286E-07 1.9955E-07 1.8782E-07 1.7738E-07 1.6805E-07 1.5964E-07 1.5204E-07

MEMORIA DE CALCULO Temperatura Adimensional 𝜃=

𝑇𝑡 − 𝑇𝑜 𝑇1 − 𝑇𝑜

Dónde: To= temperatura inicial del fluido problema T1= temperatura del fluido de calentamiento Tt= temperatura de cambio del fluido problema Sustituyendo:

𝜃=

24.5°𝐶−23.8°𝐶

𝜃 = 0.0378

42.3°𝐶−23.8°𝐶

Para difusividad teórica ∝=

𝑊 0.553 𝑚°𝐶 𝐾𝑔 𝐽 (3.85 𝑚°𝐶 )(1050.8 3 ) 𝑚 ∝= 1.3669𝑥10−4

𝑚2 𝑠

Para la difusividad experimental se interpolo en la gráfica 1 para conocer el valor de Ƭ

Grafica 1. Temperatura adimensional vs r/R

Para difusividad experimental

(0.012635𝑚)2 (0.04) 20 𝑠 𝑚2 −7 ∝= 3.1929𝑥10 𝑠

∝=

Para porcentaje de error ∝ 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 −∝𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑥100% ∝𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 1.3669𝑥10−4 − 3.1929𝑥10−7 %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑥100% 1.3669𝑥10−4 %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 99.81% Tabla 3. % de Error α promedio

α teórico

Error

2.5936E-07

0.00013669

99.8103

ANALISIS DE RESULTADOS

CONCLUSIONES

REFERENCIAS Holman, J. P. Transferencia de calor, 4ª. Edición, Continental, 1991. Bird, R. B. Stewart, W. E., Lightfoot, E. N.; Fenómenos de transporte, 1ª. Edición, Reverté, 1992. Yañez, R, Marconi, J.D, López, C., Nuevo dispositivo para medir difusividad térmica, Jornadas SAM, 2001, 795-802.