Fenómenos de Transporte

June 18, 2018 | Author: JuLio RiCo | Category: Convection, Physical Chemistry, Thermodynamics, Building Engineering, Chemistry
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Fenómenos de Transporte Convección Interna Forzada Forzada y Convección Natural MARIELENA GON!LE MART"NE  #$LIO A%RIAN RE&E' (ERRER (ERRERA A

O)*etivos+



%eterminación del ,actor de ,ricción y coe-ciente de convección relacionados con la ca.da de presión/



Razón de trans,erencia de calor0 para poder determinar la necesidad de potencia de )om)eo y lon1itud necesaria del tu)o/

O)*etivos+



%eterminación del ,actor de ,ricción y coe-ciente de convección relacionados con la ca.da de presión/



Razón de trans,erencia de calor0 para poder determinar la necesidad de potencia de )om)eo y lon1itud necesaria del tu)o/



Convección interna ,orzada  TEM2ERAT$RA  TEM2ERA T$RA & 3ELOCI%A% 3ELOCI%A% 2ROME%IO/

Es conveniente trabajar con temperaturas y velocidad promedio en los desplazamientos del fuido.



3elocidad 2romedio 

Ma1nitud promedio promedio de la velocidad de una sección trasversal0 en un 4u*o laminar es la mitad de la velocidad m56ima/

3elocidad y temperatura promedio 

La velocidad promedio satis,ace el principio de conservación de la masa.



2or lo tanto en un tu)o con radio R tendr.amos+

 3elocidad y temperatura promedio 

La temperatura media satis,ace el principio de la conservación de la energía/



Con un radio R0 podemos decir 8ue+

3elocidad y temperatura promedio 

 Temperatura del 4uido promediado/

Flu*os laminar y tur)ulentos en tu)os 

Reynolds para 4u*o en tu)os+



2ara ductos y canales0 Reynolds0 Nusselt y el ,actor de ,ricción se )asan en +

Caso Especial Re>4000

Flujos turbulentos

Re9:;;;;

Flu*o tur)ulento



En las regiones de transición podemos tener el fujo cambiando aleatoriamente entre laminar y turbulento.

Re1ión de entrada esarrollo de capa limite de velocidad en un tubo.

Re1ión de entrada esarrollo de la capa limite t!rmica en un tubo "el fuido dentro del tubo se esta en#riando$

Flu*o completamente desarrollado Este se da cuando contamos con la región del fujo donde tanto %idrodin&micamente y t!rmicamente est&n desarrollados y por consecuencia el per'l de velocidad as( como el de temperatura adimensional permanecen inalterados.

Completamente desarrollado ?idrodin5micamente + Completamente desarrollado [email protected] +

El es,uerzo cortante esta relacionado con la pendiente del per-l velocidad en la super-cie/ El per-l de velocidad0 el es,uerzo cortante0 y el coe-ciente de calor permanecen constantes en la re1io desarrollada completamente/

Re1ión completamente desarrollada [email protected]/

Flu*o de calor en la super-cie por unidad

'e concluye 8ue En la región de un tubo completamente desarrollada t!rmicamente) el coe'ciente local de convección es constante ) por ende el coe'ciente local de #ricción #"*$ y el coe'ciente local de convección hx  permanecen constantes en las regiones completamente desarrolladas %idrodin&mica y t!rmicamente.

Medida de crecimiento relativo de las capas limite [email protected] y de velocidad se1Bn la ma1nitud del numero adimensional de 2randtl 2r D

Lon1itudes de entrada

+ongitud de entrada %idrodin&mica, distancia desde la entrada del tubo %asta la sección transversal donde el es#uerzo cortante se apro*ima al valor del fujo. En los fujos turbulentos la longitud de entrada %idrodin&mica y t!rmica suelen tener casi la misma) por el intenso mezclado -ue se realiza en el curso de las fuctuaciones aleatorias donde dominan los e#ectos de la di#usión molecular.

O)servaciones importantes/ 3ariación del numero local de Nusselt a lo lar1o de un tu)o0 en 4u*o tur)ulento0 tanto para temperatura super-cial constante como para 4u*os constante de calor en la super-cie/







Los Nu y los coe-cientes de trans,erencia de calor por convección son muy altos en la re1ión de la entrada/ Los no/Nu alcanzan valores cte a distancias menores de di5metro de :;0 por lo tanto se puede suponer 8ue el 4u*o esta completamente desarrollado para 69:;% El Nu no es sensi)le al tipo de condición de ,rontera [email protected]/

An5lisis [email protected] General

Flu*o de calor en la super-cie/ Conservación de la ener1.a p 4u*o estacionario de un 4uido

%eterminar la pendiente de temperatura

2ara 8ue el 4u*o se manten1a inalterado se de)e cumplir lo si1uiente/

inte1ramo s

Representación e6acta de la di,erencia de temperatura promedio0 entre el 4uido y la super-cie/

E*emplo

E*emplo Flu*o de aceite en una tu)er.a 8ue cruza un la1o Considere el 4u*o de aceite a =;C a una velocidad promedio de = ms en una tu)er.a de >; cm de di5metro/ $na sección de =;; m de lar1o de la tu)er.a ?orizontal pasa por las a1uas ?eladas de un la1o a ;C/ Las mediciones indican 8ue la temperatura de la super-cie del tu)o est5 muy cercana a ;C/ 'i descarta la resistencia [email protected] del material del tu)o0 determine aD la temperatura del aceite cuando el tu)o sale del la1o0 bD la razón de la trans,erencia de calor desde el aceite0 y cD la potencia de )om)eo re8uerida para vencer las [email protected] de presión y mantener el 4u*o del aceite en el tu)o/

atos  T, +=;C

ropiedades

3prom+ 3+ =ms %+ >;cm +;/:HJmC L+=;;m Cp+ :KK; #1C  Ts+;C 2r+:;K> etermina

2rocedimiento

2rocedimiento

Ca.da de presión en un tu)o de a1ua

2erdida de calor de los ductos de un sistema de cale,acción ropiedades

2ara utilizar esta FORM$LA de)emos sa)er si es tur)ulento o laminar

CON3ECCION NAT$RAL La trans,erencia de calor 8ue e6iste de)ido a la di,erencia de temperatura/



+as masas de fuido caliento por tener una menor densidad tienden a elevarse y ser&n sustituidas por masas de fuido #rio.



C/RRE12E3 E C/1ECC/1 1526R5+. 7ovimiento de las masas de fuido #rio y caliente sustituy!ndose entre si.

La 4ota)ilidad + Es la responsa)le de la creación de las corrientes de convección 0 la di,erencia de las densidades entre 4uidos provoca su movimiento de)ido a la ,uerza de 4otación/

A ,alta de otras ,uerzas0 la ,uerza vertical neta 8ue actBa so)re un cuerpo es la di,erencia entre su peso y la ,uerza de 4ota)ilidad

Es necesario para tra)a*ar con convección una varia)le 8ue represente La variación de la densidad de un 4uido con respecto a la temperatura /  coe-ciente de e6pansión [email protected]/ Esta ser5 una apro6imación a para una presión constante/

Considerando el 4u*o de convección es laminar0 estacionario y )idimensional0 adem5s tiene propiedades constantes0 incluyendo densidad0 considerando di,erencia de densidades entre el interior y capa limite0 dando lu1ar a la ,uerza de 4ota)ilidad0 es posi)le plasmar 2ERFILE' %E 3ELOCI%A%E' & 2ERFILE' %E TEM2ERAT$RA 2ARA LA CON3ECCION NAT$RAL/

2er-les t.picos de velocidades y de temperaturas para el 4u*o de convección natural so)re una placa vertical

El nBmero de Gras?o, es una medida de las ma1nitudes relativas de la fuerza de otabilidad y la fuerza viscosa en

oposición 8ue actBan so)re el

Espaciamiento optimo de las aletas de un sumidero de calor

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