PROBLEMARIO TRANSFERENCIA DE CALOR FLUJO CRUZADO Y PARALELO EN ESFERAS Y CILINDROS
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PROBLEMARIO CON TABLAS Y FORMULARIO MUY COMPLETOS SOBRE FLUJO CRUZADO Y FLUJO PARALELO EN ESFERAS Y CILINDROS....
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FORMULARIO. PLACAS PLANAS No. De Reynolds a una distancia x en una placa plana desde el borde.
ReL =VL / v
No. De Reynolds a lo largo del flujo Transición de laminar a turbulento. No. De Reynolds crítico.
COE. DE R!CC!ON.
Rex=Vx/v
No. De Reynolds en la ubicación x.
Cf,x = Rex-1/2 proporcional. C.F PROMEDIO
Cuando Cuando existen existen placas placas suficien suficienteme temente nte largas largas para para "ue el fluido fluido se con#iert con#ierta a turbulento$ turbulento$ pero no lo suficiente para descartar la región del flujo laminar se utili%a la siguiente expresión&
Transición de laminar a turbulento en el coef. De fricción.
lujo en tubos para superficies 'speras.
COEF. DE TRANSFERENCIA DE CALOR.
No. De Nusse! P"o#e$%o.
No. De Nusselt promedio sobre la placa completa es&
Transición de laminar a turbulento en el coef. De fricción.
lujo en tubos para superficies 'speras.
COEF. DE TRANSFERENCIA DE CALOR.
No. De Nusse! P"o#e$%o.
No. De Nusselt promedio sobre la placa completa es&
Correlación "ue se aplica a todos los fluidos$ incluidos los metales lí"uidos (No. De )r muy pe"ue*os y + muy ele#ados,
PLACAS PLANAS CON TRAMO INICIAL NO CALENTADO.
Coef. De con#ección promedio.
-/O N!OR0E DE C1-OR.
RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DE&IDO A LA FRICCION ' A LA PRESION.
2e determina el coef. Total de resistencia simplemente sum'ndolos.
)ara el flujo paralelo en placas planas tenemos la siguiente igualdad&
Transferencia de calor&
Temperatura de la película&
Transferencia de calor 3acia la superficie isot4rmica.
FORMULARIO. FLU(O A TRAVES DE CILINDROS ' ESFERAS. -c en cilindros y esferas es igual al di'metro externo D. E- No de Reynolds se define como
Re=VD/v No de Nusselt en transf de calor. Cilindros&
Esferas&
No de Nusselt promedio para los flujos a tra#4s de cilindros se expresa&
Donde n5678 y las constantes C y m se dan en la tabla 9:6$ para cilindros circulares.
INSTITUTO TECNOLO)ICO DE OCOTLAN
LOPE* &A+UELOS OMAR. PRO&LEMARIO TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION FOR*ADA. FLU(O PARALELO ' FLU(O CRU*ADO.
Oo! (. 0/11/1
FLUJO PARALELO PLACAS PLANAS (1) 7-14) Aceite para motor a 80°C flue !o"re u#a placa pla#a $e 10m $e lar%o cua temperatura e! $e &0°C' co# u#a eloci$a$ $e *+m,!* -etermi#e la fuer.a total $e re!i!te#cia al moimie#to la ra.o# $e la tra#!fere#cia $e calor !o"re to$a la placa por u#i$a$ $e a#c/o* -AOS Flui$o $e aceite para motor* 2emp* $el aceite e# °C* 2emp* $e la placa e# °C* 2Lo#%itu$ $e la placa e# m* 23eloci$a$ e# m,!* Ftotal4 56 !e #ece!ita calcualr el coef* $e fuer.a total $e re!i!te#cia al moimie#to 74 56 !e #ece!ita calcular la ra.o# $e tra#!fere#cia $e calor !o"re to$a la placa*
Se calcula la temperatura prome$io o la temp* $e la pelicula*
Al o"te#er f !e proce$e a o"te#er lo! alore! $e $e#!i$a$ ' coef* $e co#$uctii$a$ 9' i!co!i$a$ ci#ematica #umero $e Pra#$tl Pr (TABLA A-13) aceite para motor (no usado)
E! #ece!ario i#terpolar por:ue lo! ++°C #o e;i!te# como $ato $e e#tra$a e4 56
2$e#!i$a$ e# 9%,
e14 56
2coef* $e co#$uctii$a$ t?
e4 56
2i!co!i$a$ ci#em@tica e#
,!*
e&4 56
2Numero $e Pra#$tl* Se a#ali.a el #umero $e Re#ol$! re!pecto a la lo#%itu$ $e la placa ReL
El No* $e Rel +;
e#to#ce! !i%ue !ie#$o u# fluBo lami#ar a lo lar%o $e la placa*
Se calcula el coeficie#te $e friccio# Cf
Calculamo! la fuer.a total $e re!i!te#cia :ue !e opo#e al moimie#to Ftotal co# la !i%uie#te formula Ftotal4Cf>A!>3 , Se #ece!ita el alor $el area $e la !eccio# tra#!er!al A! A!4L>L4L>1 2!e multiplica por 1 por:ue el pro"lema #o proporcio#a el $ato $e altura*
↳e#
↳Re!ulta$o
e# Ne=to#*
Se calcula el No* Nu!!elt prome$io para u# flui$o lami#ar $e!puRel >Pr cua#$o Rel+;10
↳=,
°C La ra.o# $e tra#!fere#cia $e calor !o"re to$a la placa !e calcula a!i
↳Re!ulta$o
e# ?=*
() 7-15) La pre!iG# atmo!f?* e14 56
2i!co!i$a$ ci#em@tica
,!*
Pr e4 56
2#umero $e Pra#$tl*
(a) Cuando el aire fluye paralelo a los m! Calculamo! No* $e Re#ol$! a lo lar%o $e la placa Rel*
No* $e Rel +; lo :ue i#$ica :ue el flui$o !i%ue !ie#$o lami#ar* Se calcula Nu!!elt*
Se #ece!ita calcular A! para po$er calcular 7*
↳
Re!ulta$o4+*D ?=*
↳
(b) Cuando el aire fluye paralelo a los "!5m! Calculamo! No* $e Re#ol$! a lo lar%o $e la placa Rel*
#l $o! de %eynolds &5' lo ue indica ue el fluido paso de laminar a turbulento ' por lo cual' !e calcula Nu!!elt co# la fGrmula $e flui$o! tur"ule#to! e# placa! pla#a!*
↳=,
°C*
↳RESUA-O
(3)
EN 4 1*K& ?=*
7-1) -ura#te u# $Ha frio $e i#ier#o el ie#to !opla a ++ 9m,/ paralelo a u#a pare$ $e Dm $e alto 10m $e lar%o $e u#a ca!a* Si el aire $el e;terior e!ta a +°C la temperatura !uperficial $e la pare$ e! $e 1°C' $etermi#e la per$i$a $e calor $e!$e e!a pare$ por co#ecciG#* 5Cual !eria !u re!pue!ta !i !e $u plicara la eloci$a$ $el ie#to6
-AOS 23eloci$a$ $el ie#to $e 9m,/ !e co#irtio a m,!* 2Alto $e la pare$ e# m* 2Lar%o $e la pare$ e# m* 2emperatura $el e;terior e# °C* 2emperatura !uperficial $e la pare$ e# °C* 74 56 Se #ece!ita calcular la per$i$a $e calor $e e!a pare$ por co#eccio# a) A la eloci$a$ $e ++>1000,&00 m,! ") A la eloci$a$ $e 110>1000,&00 m,!* Se calcula la emperatura $e la pelHcula f*
2e# °C* Se o"tie#e# alore! $e 9' Pr $e la a"la AI1+*
Se #ece!ita i#terpolar por:ue el alor $e f #o aparece como $ato e# la ta"la* 9
e456
2Co#$uc t?* e1456
2i!co!i$a$ ci#em@tica e#
,!*
Pr e456
2Numero $e Pra#$tl*
(a) Calculamo! #umero $e Re#ol$! a lo lar%o $e la pare$ Rel e# 10m*
Se calcula #mero $e Nu!!elt me$ia#te la fGrmula $e Nu!!elt prome$io a lo lar%o $e to$a la placa*
Se calcula el coef* $e tra#!fere#cia $e calor por co#ecciG# /*
↳=,
°C*
A#te! $e calcular 7 #ece!itamo! calcular el @rea $e la !ecciG# tra#!er!al A!*
↳
↳RESULA-O
EN 4 K*0D ?=* #e%atio por per$i$a $e calor*
(b) Al duplicarse la *elocidad!
2eloci$a$ $uplica$a*
↳=,m
°C*
↳RESULA-O EN 4 I1!1
#e%atio por per$i$a $e calor*
(4)
+,!
7-") U#a placa pla#a cua$ra$a $el%a$a tie#e 0*+m e# ca$a la$o* So"re la! !uperficie! i#feriore! !uperiore! $e la placa' flue aire a 10°C' e# u#a $irecciG# paralela a u#o $e lo! la$o!' a u#a eloci$a$ $e 0m,!* La !uperficie $e la placa !e ma#tie#e a u#a temperatura co#!ta#te $e +D°C* La placa e!ta mo#ta$a !o"re u#a "ala#.a :ue mi$e u#a fuer.a $e arra!tre $e 1*+ N* a) -etermi#e el r? 23i!co!i$a$ ci#ematica e#
,!
Calculamo! Re#ol$!*
Se calcula el No* $e Nu!!elt como lo i#$ica la ecuaciG# I $e la pa%* D0 $el li"ro $e u#u!* La !i%uie#te formula e! la i$eal para metale! lH:ui$o! tale! como el mercurio a :ue e!to! tie#e# co#$uctii$a$e! t°C) $e $i@metro -4 1+ cm !e e;trae $el /or#o a u#a temperatura u#iforme $e &+0°C* A co#ti#uaciG# la "ola !e !omete al fluBo $e aire a u#a pre!iG# $e 1 atm a &0°C' co# u#a eloci$a$ $e m,!* Lle%a el mome#to e# :ue la temperatura !uperficial $e la "ola cae /a!ta +0°C* -etermi#e el coeficie#te $e tra#!fere#cia $e calor por co#ecciG# prome$io $ura#te e!te proce!o $e e#friamie#to e!time cua#to tar$ara el proce!o* -AOS 2-e#!i$a$ e# 9%,m&* 2Calor e!pecifico e# J,9%>°C* 2-i@metro e# m* 2emperatura $e la !uperficie e# °C* 2emperatura $e la !uperficie $e!pu
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