Conveccion forzada

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* CONVECCION FORZADA.

1.1 OBJETIVOS

GENERAL

Analizar las condiciones en las cuales se desarrolla la transferencia de calor por convección forzada, comprobar las ecuaciones aplicables para calcular el coeficiente pelicular.

ESPECÍFICOS

1. Realizar los balances térmicos para cada ensayo.

2. Calcular los coeficientes peliculares experimentales, para la condensación delvapor y para el agua.

3. Calcular los coeficientes peliculares de acuerdo a ecuaciones empíricas que se pueden aplicar al caso.

4. Calcular los números de Nu, Re, Pr, para cada ensayo y calcular los coeficientes de la ecuación de Sieder y Tate, y , si

5. Graficar los valores de los números adimensionales así:


Y comparar con la figura 24 (Pagina 939)del libro “PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR” de Donald Q. KERN para el calculo del coeficiente convectivo hi.

6. Mostrar la variación de hi con Re, graficando Nu Re.

1.2 FUNDAMENTACION TEORICA

En la mayoría de las situaciones que implican transferencia de calor en un líquido o un gas, por lo general se presenta una transferencia convectiva de calor además de la conductiva.En la transferencia de calor de muchos procesos industriales, el calor pasa de un fluido a otro a través de una pared sólida. [1]

Cuando un fluido caliente se mueve en contacto con una superficie fría, el calor se transfiere hacia la pared a una velocidad que depende de las propiedades del fluido y si se mueve por convección natural, por flujo laminar, o por flujo turbulento. Para tener encuenta esta forma de transmisión de calor, Prandtl, en 1904, inventó el concepto de una capa límite en la que esta localizada toda la resistencia a la transmisión de calor. Esta idealización condujo a grandes simplificaciones y fue adoptada por prácticamente todos los investigadores y profesionales. [3]

Hay dos clasificaciones principales de la transferencia convectiva de calor. La primera es laconvección natural o libre, donde el movimiento del fluido es el resultado de variaciones de densidad en la transferencia de calor; el efecto de flotación produce una circulación natural del fluido, por lo que éste se desliza por la pared sólida. En el segundo tipo, llamado convección forzada, el flujo se produce por diferencias de presión producidas por una bomba, un ventilador, etc. [1]

Latransferencia de calor por convección forzada es el método mas empleado frecuentemente para la transferencia de calor en los procesos industriales. Los fluidos calientes y fríos, separados por una frontera límite sólida, son bombeados a través del equipo de transferencia de calor; el flujo de transferencia de calor es función de de las propiedades físicas de los fluidos, de los valores de los flujos yde la geometría del sistema. El flujo es generalmente turbulento, y la conducción de flujo varía dependiendo de la geometría, desde tubos circulares hasta intercambiadores de una superficie extendida. Los análisis teóricos de transferencia de calor por convección forzada han sido limitados a geometrías relativamente simples y trabajando con flujo laminar (Re<2100). [4]

Los análisis detransferencia de calor de flujo turbulento han estado basados sobre unos modelos mecánicos y generalmente no producían las relaciones que eran convenientes para los objetivos de diseño. [4]

Por lo general para geometrías complicadas solo se tenían a disposición relaciones empíricas, y con frecuencia estas relaciones se basan en datos limitados y en condiciones especiales de operación. Loscoeficientes de transferencia de calor están fuertemente influenciados por la mecánica del flujo que ocurre durante la transferencia de calor por convección forzada. La intensidad de turbulencia, las condiciones de entrada y las condiciones de pared son algunos de los factores que deben ser considerados detalladamente con la mayor exactitud en la predicción de coeficientes de transferencia de calor. [4]...
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