Universidad Tecnológica Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Ingeniería Naval
Laboratorio #7 TRNF!R!N"I ! "L$R "$N%!""I&N NTURL NTURL ' F$R( )$*R! UN PL" PLN %!RTI"L )$M!TI UN FLU+$ ! "L$R "$N)TNT! Pro,esor- Marcelo "oronado Instructor- "arlos Macías Pertenece a.aroll ma'a /0/12034// +oel *arsallo 4077405671 Manuel óme8 307940491 +uan "andanedo /0//105:44 .aren Trevia /0///05171 Irving badia 707:1059:5 ru;o- 5NI0345 57 de
INTRODUCCION
Para Para la real reali8 i8ac ació ión n de este este labo labora rato tori rio o a;li a;lica care remo moss todo todoss los los conc conce; e;to toss desarrollados desarrollados en clase sobre la convección convección ,or8ada ' la convección natural= natural= !n la cual tomaremos las di,erentes tem;eraturas >ue cada sensor ;ueda leer? ;ara cada una de las ;otencias de 5:@? 3:@? 9:@ mediante el módulo T"LF" de !I*$N !I*$N== No obstant obstante? e? se tomarán tomarán dicAas dicAas medidas medidas >ue corres;o corres;onde nderán rán a la evaluación del coe,iciente de trans,erencias de calor ;or convección ' de igual manera la tras,erencia tras,erencia de calor e,ectuado e,ectuado en la ;laca ;lana? se tomara en cuenta la variación del ,lu
ue tiene la ;laca de;endiendo de cada ;otencia donde se llegue a evaluar la tras,erencia de calor=
INTRODUCCION
Para Para la real reali8 i8ac ació ión n de este este labo labora rato tori rio o a;li a;lica care remo moss todo todoss los los conc conce; e;to toss desarrollados desarrollados en clase sobre la convección convección ,or8ada ' la convección natural= natural= !n la cual tomaremos las di,erentes tem;eraturas >ue cada sensor ;ueda leer? ;ara cada una de las ;otencias de 5:@? 3:@? 9:@ mediante el módulo T"LF" de !I*$N !I*$N== No obstant obstante? e? se tomarán tomarán dicAas dicAas medidas medidas >ue corres;o corres;onde nderán rán a la evaluación del coe,iciente de trans,erencias de calor ;or convección ' de igual manera la tras,erencia tras,erencia de calor e,ectuado e,ectuado en la ;laca ;lana? se tomara en cuenta la variación del ,luue tiene la ;laca de;endiendo de cada ;otencia donde se llegue a evaluar la tras,erencia de calor=
MARCO TEORICO
La trans,erencia de calor La trans,erencia de calor ;or convección com;rende movimiento del ,luido? así como conducción de calor= !l movimiento del ,luido meue la convección ;uede ser tanto natural como ,or8ada? ver ,igura 9= La trans,erencia de calor ;or convección de;ende en gran medida de ;ro;iedades como la viscosidad dinámica D E? la conductividad tCrmica D E? E? la densidad D E? el calor es;eci,ico a ;resión constante D E? ' la velocidad del ,luido D E= E= TambiCn de;ende de la con,iguración geomCtrica? la as;ere8a de la su;er,icie sólida ' el ti;o de ,luue este es ;ro;orcional a la di, di,eren erenci cia a de tem; tem;er erat atur ura a ' se e;r e;res esa a media ediant nte e la le' le' de NeG NeGton ton de en,riamiento=
>uí ℎ re;resenta el coe,iciente de trans,erencia de calor ;or convección? el área su;er,icial de trans,erencia de calor? la tem;eratura de la su;er,icie del sóli sólido do?? ' H la tem;eratura del ,luido su,icientemente le
Figura 9= Trans,erencia de calor ;or convección desde una su;er,icie caliente Aacia el ,luido circundante? tanto de ,orma ,or8ada DbE como natural DaE= Aora bien? es ;ráctica comBn >uitar las dimensiones al coe,iciente de trans,erencia de calor ;or convección con el nBmero de Nusselt D E? el cuál consecuentemente es el coe,iciente adimensional de trans,erencia de calor ;or convección? convección? ' re;resenta re;resenta el me
onde es una longitud característica= Por otra ;arte? Aa de mencionarse >ue la región del ,luuier lugar a lo largo de la su;er,icie se de,ine como? la distancia desde la su;er,icie? a la cual la di,erencia de tem;eratura es igual a :=11D HE= "omo se a;recia en la ,igura 4 el es;esor de la ca;a límite tCrmica aumenta en la dirección del ,lu
Figura 4= "a;a límite tCrmica sobre una ;laca ;lana= !n esta imagen el ,luido está más caliente >ue la su;er,icie de la ;laca= !iste un ;arámetro adimensional >ue describe la relación entre el es;esor de la ca;a límite de velocidad ' la tCrmica? ' se conoce como nBmero de Prandtl D E= !s decir? e;resa la relación entre la di,usividad molecular de la cantidad de movimiento a la di,usividad molecular de calor=
$tro ;arámetro adimensional im;ortante? es el nBmero de Re'nolds D E? 'a >ue como se mencionó? la trans,erencia de calor ;or convección tambiCn de;ende del ti;o de ,lu
onde es la velocidad de corriente libre en el caso de una ;laca ;lana= Para el caso de una ;laca ;lana el nBmero de Re'nolds critico es a;roimadamente igual a 2 5:2= !n el caso de la convección natural? eisten otros dos ;arámetros adimensionales a tomar en cuenta? el nBmero de rasAo, ' el nBmero de Ra'leigA= !l nBmero de rasAo, D E re;resenta la ra8ón entre la ,uer8a de ,lotabilidad ' la ,uer8a viscosa >ue actBa sobre el ,luidoJ en tanto >ue? el nBmero de Ra'leigA D E re;resenta la ra8ón de las ,uer8as de ,lotabilidad ' los ;roductos de las di,usividades tCrmica ' de cantidad de movimiento=
onde es la aceleración gravitacional? es el coe,iciente de e;ansión volumCtrica D K 5 ? E? la viscosidad cinemática del ,luido ' la di,usividad tCrmica= !n el caso >ue 3 ≫5? las ,uer8as de inercia son des;reciables? ' los e,ectos de la convección natural son dominantes= )in embargo? si 3 ≪5? las ,uer8as de ,lotabilidad son des;reciables ' se debe considerar la convección ,or8ada= Para el caso en >ue 35? tanto las ,uer8as de inercia como de ,lotabilidad se ;resentan ;or igual ' deben considerarse los e,ectos de ambas= Todas las ;ro;iedades necesarias ;ara determinar los di,erentes nBmeros adimensionales se deben evaluar a la tem;eratura de ;elícula KD HE3= La longitud característica en el caso de una ;laca ;lana es la longitud de la misma en la dirección ;aralela al ,luue se encuentra su
Para el caso de convección natural el nBmero de Nusselt ;romedio? de acuerdo con la correlación em;írica de "AurcAill ' "Au? está dado ;or-
"omo se mencionó anteriormente? ;ara el caso en >ue 35? tanto las ,uer8as de inercia como de ,lotabilidad se ;resentan ;or igual ' deben considerarse los e,ectos de ambas= !sto Bltimo es tí;ico cuando se estudia la convección a ba
>uí K9 ;ara su;er,icies verticales= !l signo es cuando el movimiento inducido ;or la ,lotabilidad tiene la misma dirección >ue el movimiento ,or8ado= !ste es el caso cuando la tem;eratura de la su;er,icie es ma'or >ue la del ,luido=
PROCEDIMIENTOS
5= !ncienda el com;utador ' abra el ;rograma )" T"LF"= 3= "olo>ue el intercambiador constituido ;or una ;laca ;lana en el ducto ' los di,erentes sensores? de acuerdo a lo >ue se a;recia en la ,igura 3= 9= "om;ruebe >ue la resistencia ' >ue todos los sensores de tem;eratura Aan sido conectados a la inter,ace de control= !ncienda la inter,ace= 4= Fiue el sistema se estabilice ' alcance condiciones estacionarias= "om;lete la tabla 5= 6= Re;ita los ;asos del 4 al 6 ;ara una ;otencia de 3: ' 9: @= 7= "ree un ,luue el sistema se estabilice ' alcance condiciones estacionarias= "om;lete la tabla 3= 5:= Re;ita los ;asos del 7 al 1 ;ara una ;otencia de 3: ' 9: @= 55= Re;ita los ;asos del / al 5: ;ara un ,lu
)T5 34=965 7 32=214 4 3/=:62 9
)T3 34=569 2 32=439 2 37=77/ 7
)T9 34=656 9 32=736 4 37=/46 3
)T4 39=/3/ 5 34=/96 6 36=/49 1
)T2 34=5:9 7 32=3:9 / 37=956 1
)T6 39=737 3 34=26: 5 36=433 1
)T7 33=139 1 33=7/7 9 39=215 4
Potencia 10.7374 W
Ts K )T/K 46=4269Q" Too K
ST 1 + ST 4 + ST 7 3
K
24.3617
+ 23.8281+ 22.9239 3
Too K39=7:46Q" T, K
T s + T oo 2
K
46.4563
+ 23.7046 2
T, K92=:/Q" Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:3636 @OmS. DE K3=37/5:02 m3 Os3 ⱱK5=6265:02 m3 Os
PrK:=736/
K
71.1137 3
)T/ 46=4269 6/=9539 13=9212
1
1
1
K T f K (35.08+ 273 ) K
308.08 K
El Nue!o "e Ra#lei$% g β ( T s −T oo ) Lc ) DPrE RaK ( ⱱ α 3
3
( 9.81 )( 1 / 308.08)( 46.4563−23.7046 )( 0.100 ) Ra K D ( 1.656 x 10 −5 )( 2.278 x 10−5 )
E D:=736/E
RaK5=9165:6 Nue!o "e Nu&&elt
Nu KV
0.825
+
1
/6 3 [ 1 +(0.492 / Pr ) / 16 ] / 27 W
0.387 Ra
9
8
NuK 5/=52 Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n hL Nu K k kNu AK L
( 0.02626 )( 18.55 ) K ( 0.100)
%+ 4.,71 W- /C T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE KD4=/75ED:=:5ED 46=4269039=7:46E con) +1.10, W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 1.108
!,,K ( 10.7374 ) D5::XE E''+10.3
Potencia "e 1,., W
Ts K )T/K 6/=9539Q" ST 1 + ST 4 + ST 7
Too K
3
25.5944
K
+ 24.8366 + 22.7873 3
K
73.2183
Too K34=4:65Q" T, K
T s + T oo 2
68.3123
K
+ 24.4061 2
T, K46=9213Q" Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:37:/ @OmS. DE K3=49295:02 m3 Os3 ⱱK5=769:5:02 m3 Os
PrK:=7397 1
1
1
K T f K (46.3592 + 273 )
K
319.36 K
El Nue!o "e Ra#lei$% g β ( T s −T oo ) Lc ( ) ⱱ α 3
RaK
DPrE 3
(9.81 )( 1 / 319.36)( 68.3123−24.4061 )( 0.100 ) Ra K D E D:=7397E (1.7630 x 10−5 )( 2.4353 x 10 −5 ) RaK3=3795:6 Nue!o "e Nu&&elt
Nu KV
0.825
+
1
/6 3 [ 1 +(0.492 / Pr ) / 16 ] / 27 W
0.387 Ra
9
8
NuK 3:=75 Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n
3
hL Nu K k
( 0.02708 )( 20.71) K (0.100 )
kNu AK L
%+ .50, W- /C T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE KD2=6:/ED:=:5ED 6/=9539034=4:65E con) +.45W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 2.462
!,,K ( 18.8555 ) D5::XE E''+13.05 Potencia "e 30.74 W
Ts K )T/K 13=9212Q" Too K
ST 1 + ST 4 + ST 7 3
K
28.0653
+ 26.8439+ 23.5914 3
Too K36=5661Q" T, K
T s + T oo 2
K
92.3595
+ 26.1669 2
T, K21=3693Q" Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:3/:9 @OmS. DE K3=6355:02 m3 Os3 ⱱK5=//15:02 m3 Os
PrK:=73:4
K
78.5006 3
1
1
1
K T f K (59.2632 + 273 ) K
332.2632 K
El Nue!o "e Ra#lei$% g β ( T s −T oo ) Lc ) DPrE RaK ( ⱱ α 3
3
( 9.81 )( 1 / 332.2632)( 92.3595 −26.1669 )( 0.100 ) Ra K D E D:=73:4E ( 1.889 x 10−5 )( 2.621 x 10 −5 )
RaK3=/445:6 Nue!o "e Nu&&elt
Nu KV
0.825
+
1
/6 3 [ 1 +(0.492 / Pr ) / 16 ] / 27 W
0.387 Ra
9
8
NuK 33=:: Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n hL Nu K k kNu AK L
( 0.02803 )( 22.00 ) K ( 0.100)
%+ 5.157 W- /C
T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE KD6=567ED:=:5ED 13=9212036=5661E con) +4.0,W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 4.082
!,,K ( 30.2745 ) D5::XE
E''+14.5
"onvección For8ada Tabla 3 %ariación de las di,erentes ;ro;iedades censadas ' calculadas ;or la inter,ace de usuario durante convección ,or8ada D5: m9OAE D@E 5:@ 3:@ 9:@
)T5 34=416 9 34=91/ 2 36=5:4 1
)T3 39=914 1 33=/:2 3 34=5:2 5
)T9 39=665 3 33=712 2 39=/31 9
)T4 )T2 33=12/ 39=67/ 6 2 33=591 39=5575 6 39=55:3 34=325 6
)T6 33=737 9 35=/64 3 33=/:2 5
Potencia 11.557
Ts K )T/K 24=2497Q" ST 1 + ST 4 + ST 7
Too K
3
K
24.4963
+ 23.3949+ 23.6612 3
Too K39=7/Q" T, K
T s + T oo 2
K
54.5437
+ 23.8508 2
T, K91=3:Q" Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:3667 @OmS. = 1.127 kg/m3
YK5=15/5:02 gOms vK 5=7:35:02 m3Os PrK :=7322 LcK5::mmK:=5 m K% K 5:m9OAS5AO6:minS5minO6:seg K 3=775:09 m9Os
)T7 33=72/ 7 35=/:/ 4 33=627 3
)T/ 24=2497 79=9:/4 14=244/
OK% K52:S/:OD5:::E3 K:=:53 m3 %K :=39:/ mOs El Nue!o "e Re#nol"& = / u
Re = 1356.16 Nue!o "e Nu&&elt K :=1:6 :=2 59J Z :=6? Z 2 5:2
NuK 31=17 !,ectos de Flotación g β ( T s −T oo ) L c Gr
ⱱ 2
ℜ
( ρVL c / u ) 2
=
3
=1.81
)e des;recian los e,ectos de ,lotación ;or lo >ue nos da ma'or >ue 5J ;or lo tanto se toma la convección natural Ra K 3=455: 6 0.493
¿ 1
+( ¿¿
/ Pr 9
16
8/ 27
] 1 /6
0.825
+
0.387 Ral 2
[¿¿ ]
¿ Nu =¿ NuK 35=:91
! K D un " [ nE5On
Nucombinado K 99=:/1 Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n
hL Nu K k kNu AK L
%+ ,., W- 6 T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE con) +.714 W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 2.71
!,,K ( 11.26 ) D5::XE E''+4.057
Potencia 1.,4341
Ts K )T/K 79=9:/4Q" Too K
ST 1 + ST 4 + ST 7 3
K
24.3985
+ 22.1396 + 21.8084
Too K33=7/Q" T, K
T s + T oo 2
T, K4/=:4Q" Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:3792@OmS. = 1.092 kg/m3
YK5=1695:02 gOms vK 5=71/5:02 m3Os
3
PrK :=733/ LcK5::mmK:=5 m K% K 5:m9OAS5AO6:minS5minO6:seg K 3=775:09 m9Os OK% K52:S/:OD5:::E3 K:=:53 m3 %K :=39:/ mOs El Nue!o "e Re#nol"& = / u
Re = 1283.92 Nue!o "e Nu&&elt
!,ectos de Flotación g β ( T s −T oo ) L c Gr
ℜ
ⱱ 2
=
(
ρVL c u
)
3
= 2
4771150.33
( 1283.92 ) 2
=2.89
)e des;recian los e,ectos de ,lotación ;or lo >ue nos da ma'or >ue 5J ;or lo tanto se toma la convección natural Ra K 9=445: 6 0.493
¿ 1
+( ¿¿
/ Pr 9
16
8/ 27
] 1 /6
0.825
+
0.387 Ral 2
[¿¿ ]
¿ Nu =¿ NuK 39=51:/
Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n hL
Nu K k
kNu AK L
%+ 5.34 W- 6
T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE con) +3.0 W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 3.20
!,,K ( 19.9843 ) D5::XE E''+15.01
Potencia .,74,47
Ts K )T/K 14=2447Q" Too K
ST 1 + ST 4 + ST 7 3
K
26.1048
+ 23.1101+ 22.6571
Too K39=127Q" T, K
T s + T oo 2
T, K21=32:/Q" Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:3/:/ @OmS. = 1.059 kg/m3
YK3=::/ 5:02 gOms vK 5=/165:02 m3Os PrK :=73:3
3
LcK5::mmK:=5 m K% K 5:m9OAS5AO6:minS5minO6:seg K 3=775:09 m9Os OK% K52:S/:OD5:::E3 K:=:53 m3 %K :=39:/ mOs El Nue!o "e Re#nol"& = / u
Re = 1217.217 Nue!o "e Nu&&elt
!,ectos de Flotación g β ( T s −T oo ) L c Gr
ℜ
ⱱ 2
=
(
ρVL c u
)
3
= 2
5791784.65
( 1217.217 ) 2
=3.90
)e des;recian los e,ectos de ,lotación ;or lo >ue nos da ma'or >ue 5J ;or lo tanto se toma la convección natural Ra K 4=57535:6 0.493
¿ 1
/ Pr 9
8/ 27
+ ( ¿ ¿ 16 ] 1 /6
0.825
+
0.387 Ral 2
[¿¿ ]
¿ Nu =¿ NuK 34=4252
Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n hL Nu K k
kNu AK L
%+ 5.,7 W- 6 T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE con) + 4., W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 4.85
!,,K ( 29.8724 ) D5::XE E''+ 15.4
Tabla 9 %ariación de las di,erentes ;ro;iedades censadas ' calculadas ;or la inter,ace de usuario durante convección ,or8ada D52 m9OAE= D@E 5:@ 3:@ 9:@
)T5 34=791 4 34=2/6 3 36=364 9
)T3 39=/6/ 9 39=295 : 34=176 2
)T9 34=:91 5 39=433 3 34=235 9
)T4 39=592 7 33=4/7 6 39=4/: /
)T2 32=977 9 32=366 5 37=:3: 6
)T6 33=/29 1 33=593 1 39=:11 6
Potencia 11.01107 W
Ts K )T/K 22=5/6/ Q" Too K
ST 1 + ST 4 + ST 7
Too K39=6:Q"
3
K
24.7394
+ 23.1357 + 22.9335 3
)T7 33=199 2 33=537 : 39=:76 5
)T/ 22=5/6/ 7:=49/2 13=2795
T, K
T s + T oo
K
2
55.1868
+ 23.60
2
T, K91=91Q" K 953=91 . Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:3627 @OmS. K3=99765:02 m3 Os3 = 1.1292 kg/m3
YK5=15235:02 gOms vK 5=61695:02 m3Os PrK :=7322 LcK5::mmK:=5 m K% K 52m9OAS5AO6:minS5minO6:seg K 4=575:09 m9Os OK% K52:S/:OD5:::E3 K:=:53 m3 %K :=9472 mOs El Nue!o "e Re#nol"& = / u
Re = 2048.86 Nue!o "e Nu&&elt
!,ectos de Flotación g β ( T s −T oo ) L c Gr = 2 R e
ⱱ 2
( ρVL c / u ) 2
3
= 0.82
No se des;recian los e,ectos de ,lotación 'a >ue
Gr 2
R e
≪1
J ;or lo tanto
la Fuer8as de ,lotabilidad son des;reciables? se toma la convección For8ada= #$ - K:=1:6 :=2 59 J \:=6? Z2 5:2 1
N u=( 0.906 ) ( 2048.86 )
0.5
( 0.7255 )
3
N u=36.85
Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n hL Nu K k kNu AK L
%+ .7 W- 6 T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE con) +3.0 W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 3.09
!,,K ( 11.01 ) D5::XE E''+,.05
Potencia 0.,,1 W
Ts K )T/K 7:=44Q" Too K
ST 1 + ST 4 + ST 7 3
K
24.59
+ 22.49+ 22.13 3
Too K39=:7Q" T, K
T s + T oo 2
T, K46=72Q" K 951=72 . Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:37556 @OmS. K3=44:/25:02 m3 Os3 K 5=5:9:2 gOm9
YK5=14/75:02 gOms vK 5=766/5:02 m3Os PrK :=7396 LcK5::mmK:=5 m K% K 52m9OAS5AO6:minS5minO6:seg K 4=575:09 m9Os OK% K52:S/:OD5:::E3 K:=:53 m3 %K :=9473 mOs El Nue!o "e Re#nol"& = / u
Re = 1965.30 Nue!o "e Nu&&elt
!,ectos de Flotación
g β ( T s −T oo ) L c Gr = 2 R e
3
ⱱ 2
= 1.205
( ρVL c / u ) 2
En este caso 35? tanto las ,uer8as de inercia como de
,lotabilidad se ;resentan ;or igual ' deben considerarse los e,ectos de ambas= g β ( T s −T oo ) Lc ( ) ⱱ α 3
RaK
DPrE 3
( 9.81 )( 1 / 319.75)( 70.44 − 46.75)( 0.100) Ra K D ( 1.7668 x 10 −5 )( 2.44085 x 10−5 )
E D:=7396E
RaK5=6/5: 6 0.493
¿ 1
+( ¿¿
/ Pr 9
16
8 / 27
] 1 /6
0.825
+
0.387 Ra
¿
[¿¿]
2
Nu=¿
NuDnatural EK 51=:7 #$ - K:=1:6 :=2 59 J \:=6? Z2 5:2 1
N u=( 0.906 ) ( 2048.86 )
0.5
( 0.7255 )
3
N u ( forzada )= 36.06
! K D un " [ nE5On
Nucombinado K 97=76 Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n hL
Nu K k
kNu AK L
%+ 10.4 W- 6 T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE con) + .4 W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE 2.4259
!,,K ( 20.5925881 ) D5::XE E''+ 11.7,
Potencia .,74,47
Ts K )T/K 13=279Q" Too K
ST 1 + ST 4 + ST 7 3
K
24.9765
+ 23.48+ 23.076
Too K39=/44Q" T, K
T s + T oo 2
T, K2/=35Q" K995=35 . Mediante la Tabla 052 del aire a 5 atm K:=:371 @OmS. = 1.0649 kg/m3
= 2.6060 !10"5 m2/s2
YK5=111 5:02 gOms vK 5=/7/4 5:02 m3Os PrK :=73:6
3
LcK5::mmK:=5 m K% K 5:m9OAS5AO6:minS5minO6:seg K 4=57 5:09 m9Os OK% K52:S/:OD5:::E3 K:=:53 m3 %K :=9473 mOs El Nue!o "e Re#nol"& = / u
Re = 1849.59 Nue!o "e Nu&&elt
!,ectos de Flotación g β ( T s −T oo ) L c Gr
ℜ
=
3
ⱱ 2
(
ρVL c u
)
= 2
5791784.65
( 1217.217 ) 2
=1.69
)e des;recian los e,ectos de ,lotación ;or lo >ue nos da ma'or >ue 5J ;or lo tanto se toma la convección natural g β ( T s −T oo ) Lc ( ) ⱱ α 3
RaK
DPrE 3
( 9.81 )( 1 / 331.21)( 92.57 −23.84 )( 0.100) Ra K D ( 1.8784 x 10 −5 )( 2.606 x 10−5 )
RaK3=115: 6
E D:=73:6E
0.493
¿ 1
+( ¿¿
/ Pr 9
16
8 / 27
] 1 /6
0.825
+
0.387 Ra
[¿¿]
2
¿ Nu=¿ Nu = 33=9:
Coe'iciente "e T!an&'e!encia "e Calo! (o! Con)ecci*n hL
Nu K k AK
kNu L
%+ 5.17 W- 6 T!an&'e!encia "e Calo!
KAs DTs 0 TooE con) +4.7 W E'iciencia "el Inte!ca2ia"o! q
!,,K ( Q ) D5::XE
4.27
!,,K ( 29.8724847 ) D5::XE E''+14.3
E&(e&o! P!oe"io "e Ca(a Liite
Tabla 3 K 5: @ LK 55:09m %K :=39:/ mOs PrK :=7322
vK 5=7:35:02 m3Os
δ =
δ =
1 x 10 − 3
1 1 x 10
−3
0
1
(0.7255 ) (
0.2308 x
3
1.702 x 10
−5
0.5
)
1 x 10 − 3
1 1 x 10
4.91 x
∫ ∫
−3
0.5
0.04692 x
0
δ =0.000989
Tabla 3 K 3: @ LK 55:09m %K :=39:/ mOs PrK :=733/ K:=:3792@OmS. vK 5=71/5:02 m3Os
δ =
δ =
1 x 10 − 3
1 1 x 10
−3
0
4.91 x 1
(0.7228 ) (
0.2308 x
3
1.798 x 10
−5
0.5
)
1 x 10− 3
1 1 x 10
∫
−3
∫
0.04828 x
0.5
0
δ =0.001017
K 9: @ LK 55:09m
%K :=39:/ mOs PrK :=73:3 K:=:3792@OmS. vK 5=/165:02 m3Os
δ =
δ =
1 x 10 − 3
1 1 x 10
−3
1
0
(0.7202 ) (
0.2308 x
3
−5
1.896 x 10
0.5
)
1 x 10 − 3
1 1 x 10
4.91 x
∫
−3
∫
0.04964 x
0.5
0
δ =0.00465
E&(e&o! (!oe"io "e la ca(a l8ite t9!ica : ; .< Ta2la=3 :1 3-%<.
Potencia de 55=:5 @ 1
δ !" #ro = L
L
4.91 x
∫ 0
0.5
Pr
1/ 3
Vx ( ) $
δ !" #ro =0.1207
Potencia de 3:=21 @ 1
δ !" #ro = L
L
4.91 x
∫ 0
0.5
Pr
1/ 3
Vx ( ) $
δ !"#ro =0.1233
Potencia de 31=/7@ 1
δ !" #ro = L
L
4.91 x
∫ 0
0.5
Pr
1/ 3
Vx ( ) $
δ !"#ro =0.1273
PRE>UNTAS
1. Pa!a una i&a !a?*n "e $ene!aci*n "e calo!; @u9 &uce"e con la te(e!atu!a "el ai!e ce!ca "e la &u(e!'icie "e la (laca a e"i"a ue &e ue)e en la "i!ecci*n "el 'luBo
RK )egBn el ;er,il de velocidad del aire sobre la ;laca ;lana] se observa >ue la región de ,luue la tem;eratura debe aumentar en esa región ;or la ,ricción generada contra la ;laca .
@u9 (ue"e "eci! !e&(ecto al ne!o "e Nu&&elt (!oe"io al auenta! la !a?*n "e $ene!aci*n "e calo!
RK )e ;uede decir >ue mientras ma'or sea el nBmero de Nusselt ma'or es la trans,erencia de calor ;or convección? ' cuando Nu K 5 la trans,erencia de calor es ;or conducción ;ura= l aumentar la ra8ón de generación de calor] el nBmero de Nusselt ;romedio aumenta de la misma manera= 3.
@u9 (ue"e "eci! !e&(ecto al ne!o "e Nu&&elt (!oe"io al auenta! la )eloci"a" (!oe"io "el 'lui"o
RK l aumentar la velocidad ;romedio del ,luido] el nBmero de Nusselt aumenta de la misma manera= 4. @u9 &uce"e con la e'iciencia "el inte!ca2ia"o! al auenta! la )eloci"a" (!oe"io "el 'lui"o
RK l aumento de la velocidad en el ,luido] aumenta tambiCn la trans,erencia de calor ]'a >ue ;one en contacto más ;orciones calientes ' más ,rías de ese ,luido] iniciando índices más altos de conducción en un gran nBmero de sitios= como consecuencia incrementa la e,iciencia del intercambiador= . @u9 o2&e!)a en cuanto al e&(e&o! (!oe"io "e la ca(a liite a e"i"a ue auenta la )eloci"a" (!oe"io "el 'lui"o (a!a una i&a !a?*n "e $ene!aci*n "e calo!
RK Para una misma ra8ón de generación de calor] al aumentar la velocidad ;romedio del ,luido el es;esor ;romedio de la ca;a limite tCrmico disminu'e=
CONCLUSION
Podemos concluir >ue el coe,iciente de trans,erencia de calor ;or convección natural ' convección ,or8ada] di,ieren en la dirección del ,luue el movimiento del ,luido es debido a causas naturales] mientras >ueJ Aori8ontalmente ;ara la convección ,or8ada mediante medios eternos] como un ventilador o una bomba= La trans,erencia de calor ;or convección de;ende de las ;ro;iedades del ,luido] de la su;er,icie en contacto con el ,luido ' del ti;o de ,luue ;or conducción= "uanto ma'or es la velocidad del ,luido ma'or es la velocidad de trans,erencia de calor=
