4596

Científica, Vol. 14 Núm. 1, enero-marzo 2010, pp. 17-23, ISSN 1665-0654.
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Instituto Politécnico Nacional, México.

Estudio comparativo de los métodos del
cálculo de la transferencia de calor en
bancos de tubos
Yevgen Pysmennyy1
Georgiy Polupan2
Ignacio Carvajal-Mariscal2
Florencio Sánchez-Silva2
1

Universidad Técnica Nacional de Ucrania,Facultad de Termoenergética, Kyiv.
UCRANIA.

2

Instituto Politécnico Nacional,
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
(ESIME Zacatenco),
Laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Aplicada,
México, DF.
MÉXICO.

2. Abstract (Comparative Study of Heat Transfer Calculating
Methods for Tube Banks)
The main objective of this analytical study is to investigate heat
transfer from tube banksin cross flow under sothermal boundary
condition. For this purpose, a control volume is selected from
the fourth row of a tube as a typical cell to study the heat transfer
from an in-line or staggered arrangement. An integral method of
boundary layer analysis is employed to derive closed form
expressions for the calculation of average heat transfer from the
tubes of a bank, that can be used for awide range of parameters
including longitudinal pitch, transverse pitch, Reynolds and
Prandtl numbers. The models for in-line and staggered
arrangements are applicable for use over a wide range of
parameters when determining heat transfer from tube banks.
Key words: tubes bank, tubes arrangement, forced convection,

heat transfer.

Correo electrónico: polupan@ipn.mx

3. Introducción

Recibido el 24de octubre de 2008; aceptado el 4 de abril de 2009.

La transferencia de calor en bancos de tubos con flujo cruzado
es importante para el diseño de intercambiadores de calor. En
los bancos de tubos un fluido se mueve sobre los tubos,
mientras que un segundo fluido a una temperatura diferente
corre por el interior de los tubos. Las filas de tubos de un
banco están escalonadas (arreglo triangular)o alineadas
(arreglo en cuadro). La configuración del banco de tubos se
caracteriza por el diámetro exterior del tubo (D) y por el paso
(separación) transversal S1 y el paso (separación) longitudinal
S2 medidas entre los centros de los tubos (figuras 1 y 2).

1. Resumen
El objetivo principal de este estudio analítico es investigar la
transferencia de calor de bancos de tubos en flujo transversalen las condiciones límites termales. Por esta razón, un volumen
de control es seleccionado a partir de la cuarta fila de un tubo
como una célula típica para estudiar la transferencia de calor en
un arreglo en línea o en triángulo. Un método integral de análisis
de capa límite es empleado para derivar expresiones de forma
cerradas para el cálculo de transferencia de calor medio en los
tubos de unbanco, que puede ser usado para un amplio rango
de parámetros incluyendo el paso longitudinal, el paso
transversal, el número de Reynolds y Prandtl. Los modelos
para arreglos en línea y en triángulo son aplicables para usar
sobre un amplio rango de parámetros cuando determinamos la
transferencia de calor en bancos de tubos.

Las correlaciones para el cálculo de la transferencia de calor en
bancos detubos lisos se basan en los números adimensionales
de Nusselt (Nu), Reynolds (Re) y Prandtl (Pr) [1]:
(h .D)
Nu =
kf

Palabras clave: banco de tubos, arreglo de tubos, transferencia

de calor por convección forzada.

Científica, Vol. 14 Núm. 1 (2010), pp. 17-23. ISSN 1665-0654, ESIME-IPN
17 México.

CPµ
v
=
k
α
ρUD UD
ReD =
=
µ
v
Pr =

(1)

Estudio comparativo de los métodos del cálculo de latransferencia de calor en bancos de tubos

Este estudio se realizó para analizar la variación del exponente
n (Ren) respecto de los pasos longitudinal y transversal (S1/S2)
para bancos de tubos lisos de 10 filas de tubos con arreglo en
triángulo en el intervalo de Re = 5 000 a 25 000 y para las
relaciones S1/S2=1.0; 1.5 y 2.0.

4. Métodos de cálculo
Basado en los datos experimentales pertinentes,...