TRANSFERENCIA DE CALOR
EJERCICIO 1:
A través de un tubo con diámetro interno de 38.1 mm fluyen 6.71 m/s de aire a
temperatura promedio de 449.9 K y presión de 138 KPa, la temperaturade pared
interior se mantiene constante a 477.6 K por medio de vapor que se condensa en el
exterior. Calcule el coeficiente de trasferencia de calor para un tubo largo y el flujo
específico detrasferencia de calor.
DATOS:
V = 6.71 m/s
Tprom = 449.9 K
Tpared = 477.6 K
p = 138 KPa
Dint = 38.1 mm
𝑘 𝑎𝑖𝑟𝑒 = 0.03721 BTU/h. F. ft
DESARROLLO:
En este caso se presenta el fenómenode convección forzada, los valores de 𝜌 y µ son
extraídos de las tablas para las condiciones anteriormente dadas:
Re =
𝑫.𝑽.𝝆
=
µ
𝟎.𝟎𝟑𝟖𝟏𝒎
𝟔.𝟕𝟏 𝒎/𝒔 (𝟎.𝟕𝟖𝟓)
2.5∗ 10 −5
Re =8027.44
Esto indica que el flujo es turbulento
Ahora hallamos Nu:
b
hD
Nu
0.027 Re 0.8 Pr 1 / 3
w
k
Nu =
𝒉.𝑫
𝑘
𝒉.𝑫
𝑘
0.8
= 0.027(8027.44) (0.687)
1/ 3 2.5
2.6
0.14
= 31.5
Despejando h:
h=
𝟑𝟏.𝟓 (𝟎.𝟎𝟑𝟕𝟐𝟏𝒎)
𝟎.𝟎𝟑𝟖𝟏W/(m·K)
= 30.42 W/𝑚2 K
El coeficiente de trasferencia de calor es 30.42 W/𝑚2 K
0.14
Ahoracalculamos q:
q = h. A. ∆T = (30.42 W/𝑚2 K) (2πrL) (477.6 – 449.9)K
𝒒
𝐿
𝒒
𝐿
= (30.42 W/𝑚2 K) (2π(0.019m)) 27.7K
= 100.6 W
El flujo especifico de transferencia de calor es: 100.6 W.L
EJERCICIO2:
Una tubería horizontal de acero (oxidada) que transporta vapor de agua, tiene un
Dext = 0.1683 m y temperatura superficial de 374.9 K y se expone al aire a 297.1 K en
una habitación grande.Calcule la perdida de calor por convección, para 0.305m (1 ft) de
longitud de tubería.
DESARROLLO:
q = ℎ 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑐 . A . ∆T + ℎ 𝑟𝑎𝑑 . A . ∆T
Para conveccion natural:
NúmerodeGrashof N Gr L3
g2
2
T
N Gr (0.1683) 3 (0.809 *108 )(374.9 297.1) K
N Gr = 0.30 * 108
como Pr = 0.702
N Gr X Pr = 0.21 * 108
Ahora:
Nu
Nu 0.530.21*10 exp 8
hD
m
aGr Pr ...
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