Enfriamiento y ebullición

Nota: Este experimento utiliza la llama de calefacción. Asegúrese de que un extintor es en mano y que no hay materiales inflamables cerca del experimento. Siga todas las precauciones estándar para seguridad contra incendios.

1. fabricación de muestra de Temple (ver fotografía, Fig. 1)

1. Cortar una longitud pequeña (~ 24 mm) de 9,53 mm Varilla de cobre de diámetro. Perfore dos agujeros pequeños (1,6 mm de diámetro) sobre a medio camino la barra cerca de los dos extremos. Estos agujeros serán los pozos de termopar. Como los agujeros y termocuplas son relativamente pequeños, podemos asumir que tienen un efecto mínimo sobre el comportamiento general de transferencia de calor.
2. Utilizar epoxi de alta temperatura (e.g., JB Kwik) para fijar las sondas de termopar de alta temperatura en los dos agujeros. Asegúrese de que las puntas de prueba de termopar se presionan en el centro de la muestra de cobre como los sistemas de epoxy.
3. Configurar un depósito de agua como un baño de Temple. Insertar una tercera referencia termopar en la tina, cerca de donde la muestra se se apagará.
4. Conecte los tres termopares a un sistema de adquisición de datos. Situado encima de un programa (en LabVIEW por ejemplo) para registrar las mediciones de temperatura transitoria a una hoja de cálculo.

Figura 1 : a. fotografía de muestra cobre instrumentado en enfriamiento de agua baño muestra b. calefacción cobre.

2. realizar el experimento

1. Colocar un mechero de Bunsen o cartucho de combustible frotante junto al baño de Temple. Luz de la llama.
2. Desde una distancia de tenencia segura, poco a poco caliente la muestra sobre la llama (a ~ 50° C se recomienda para el primer experimento). La muestra puede ser sostenida por los cables de termopar (Fig. 1b).
3. Empezar a registrar los datos de termopar al archivo y sumergir la muestra en el baño de Temple. Mantener el constante muestra que forzó la transferencia de calor por convección es mínimo. Detener la grabación de datos de la temperatura una vez que se acerca a la muestra dentro de unos pocos grados de la temperatura del baño.
4. Repita este procedimiento para temperaturas progresivamente mayores de la muestra inicial (hasta ~ 300° C). Para los casos por encima de 100° C, observar el comportamiento hirviendo después de apagar la muestra.

3. Análisis de los datos

1. Para las mediciones de temperatura registradas, registrar la temperatura media de la muestra en cada momento como la media aritmética de las dos lecturas de termopar incorporado.
2. Calcular la muestra de velocidad en cada uno de enfriamiento registrado tiempo j como = (T,_{s, j + 1}-T_{s, j}) / (t,_{j + 1}-t_j) (los valores serán negativos). Aquí, t_j es el tiempo de cada sesión de lectura. Puede ser útil suavizar estas curvas de tasa de enfriamiento mediante la realización de un promedio de funcionamiento con una ventana de muestra de 2-3 lecturas.
3. Calcular el calor experimental transferencia coeficientes h con la ecuación 2 con la velocidad de enfriamiento de paso 3.2, y mide las temperaturas de la muestra (T_s) y baño (T_∞). ¿Cómo son estos coeficientes de transferencia de calor en comparación con los valores predichos (ecuación. 4, ver resultados)?
4. Para un caso con la temperatura inicial debajo de 100° C, utilizar la medición de temperatura experimental inicial e integrar numéricamente ecuación. 2 para predecir el enfriamiento con el tiempo. Utilizar ecuación. 4 para predecir el coeficiente de convección en cada momento. Comparar esta curva para valores medidos. Para el paso de tiempo numérico tamaño Δt (por ejemplo, 0,1 s), la temperatura puede ser integrada como:
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