Calculo Del Coeficiente de Conveccion H

 

ECUACIONES PARA PARA EL CALCULO DEL COEFICIENTE DE CONVECCIÓN h (kcal/m2.h.℃.  En los módulos adimensionales realizar las siguientes consideraciones con las variables utilizadas. a) El diámetro D representa: El diámetro interno para líquidos en circulación por el interior de tubos; el diámetro externo para la circulación por el exterior de tubos. Para la convección en paredes planas se sustituirá por la altura L. b) Las magnitudes que varían apreciablemente con la temperatura, como son viscosidad y

c)

conductividad calorífica, se entenderán tomadas a la temperatura global del fluido; en caso contrario, cuando haya de tomarse a la temperatura media de la película de contacto, se añadirá el subíndice f. La velocidad másica G = v.ρ, se define como la masa de fluido que pasa, en la unidad de tiempo, por cada unidad de área normal de sección. El concepto es muy útil para el enfriamiento y calentamiento de gases, ya que la velocidad másica a través de una misma sección permanece constante constante por compensarse en ella las variaciones inversas de la velocidad y la densidad.

FLUIDOS EN EL INTERIOR DE TUBOS. a) FLUJO TURBULENTO. Ecuación de Dittus  – Boelter: Nuf = 0,023 Ref 0,8 Pr f f 0,33 

Para calentar o enfriar un fluido

Para valores de número de Reynolds superiores al crítico, es decir Re sobre 2000 Nu = 0,023 Re 0,8 Pr 0,4  para el calentamiento de fluidos (fluido entra frío). 0,8 0,3 Nu = 0,023 Re  Pr    para el enfriamiento de fluidos (fluido entra caliente). Para gases Pr= 0,74 es constante y la última ecuación anterior se convierten en: Nu = 0,021 Re 0,8  Para el caso de flujo isotermo se hace uso de la ecuación h = 0,023 (G0,8/D0,2)(Cp0,4 K0,6/µ0,4) Para fluidos muy viscosos con Re < 8000, modificación a la ecuación Dittus  –  –   Boelter denominada la ecuación de Sieder y Tate Nu = 0,027 Re0,8 Pr 0,333 (µ/µs)0,14 ,Donde µs =viscosidad a temperatura de la pared sólido y µ= viscosidad a la temperatura del fluido. Para líquidos de conductividad grande (metales fundidos) h = 7 + 0,025 Pe0,8 b) FLUJO LAMINAR y convección natural 

   ,4 )( )    = 2 ∛(    Donde: W = flujo másico en masa /tiempo.

FLUIDOS EN EL EXTERIOR DE TUBOS. a) FLUJO TURBULENTO.

 

Para líquidos Para gases

0,52 ), Para Re ˃ 200 Nuf = Pr f f0,3    (0,35 + 0,47 Ref  0,6 0,3 1000   Nuf = 0,26 Pr f f   Ref    , Para 5000 > Re ˃ 1000

Para el aire y gases diatómicos Pr = 0,74. Nuf  = 0,24 Ref  0,6  Para el caso de aire y gases diatómicos se emplean las expresiones. expresiones. 0,52

Nu = 0,32 + 0,43 Re Nu = 0,45 + 0,33 Re Nu = 0,26 Re0,6 

0,56 

 

Para líquidos que se mueven en el espacio anular de dos tubos concéntricos, se emplea la

ecuación de Davis.  ᵢ  -0,2   µ   )  ( = 0,029 ( ) µ    

- 2/3

µ 

˳ ᵢ

 ( ) 0,14 ( )

0,15

Donde: Do y Di son los diámetros externo e interno respectivamente de la zona zona anular.

b) FLUJO LAMINAR: Para líquidos, si Re está comprendido entre 0,1 y 200. 0,43 Nuf = 0,86 Pr f f0,3      Ref 

Para líquidos (Re>200) y gases (0,1 < Re < 1000) 0,52 Nuf = Pr f f0,3  )    (0,35 + 0,47 Ref 

Para el caso particular particular del aire y gases diatómicos Pr= 0,74 la ecuación se c convierte onvierte en :

Nuf = c)

0,32 + 0,43 Ref 0,52 

CONVECCIÓN NATURAL:  Para líquidos y gases en los que Gr > 3 se emplea la ecuación de Rice. Nuf = 0,47 (Gr f f  Pr   Pr f ) 0,25 

, Para tubos horizontales.

Nuf = 0,59 (Gr f f  Pr   Pr f ) 0,25 

, Para tubos verticales, la longitud característica la altura L.

Si Gr < 3 se ha hace ce uso de la gráfica Log(Nu) = f . (log (Gr . Pr)) que también abarca a la ecuación de Rice para tubos horizontales. Cuando el fluido es aire y el flujo es laminar se emplean ecuaciones simplificadas en las que intervienen la dimensión lineal y la diferencia de temperaturas, entonces se tiene: Para paredes horizontales hacia arriba, Para paredes horizontales hacia abajo, Para paredes verticales (L > 0,40 m),

h = 2,1 (Δt)  0,25 h = 1,1 (Δt)  0,25 h = 1,5 (Δt)  0,25

 

h = 1,2 (Δt/L)  0,25 

Para paredes verticales (L < 0,40 m), Para tubos horizontales y verticales,

h = 1,1 (Δt/D)  0,25 

En estas ecuaciones ecuaciones (D y L se e expresan xpresan en metros); h en Kcal /(h. m2. °C); t en °C

CONDENSACIÓN DE VAPORES Tomar las propiedades del condensado a la temperatura media de la película de  condensado así:     −  

 = 

(   )

a) Para superficies verticales.

    ( )) /4 )   ℎ = 1,13 (     (   )        / ℎ = 1,18 ( )       b) Para tubos horizontales.

    ( )) /4 )   ℎ = 0,725 ( /        (   ) Siendo en las ecuaciones de condensación: D= Diámetro externo del tubo, en metros. W = masa del condensado, en Kg/h.

 = Temperatura del vapor saturado, en ℃.  = Temperatura de la superficie, en ℃. = Calor latente de condensación, en kcal/kg. = Longitud de la superficie vertical, en metros. = aceleración de la gravedad = 1,27 . 10  m/ℎ . = número de tubos de la hilera