Coorelaciones De Conveccion Forzada

XV.- TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONVECCIÓN CORRELACIONES PARA LA CONVECCIÓN FORZADA

XV.1.- CORRELACIONES PARA LA CONVECCIÓN FORZADA EN PLACAS FLUJO LAMINAR SOBRE PLACA PLANA HORIZONTAL a) El número de Nusselt local en un flujo laminar sobre placa plana se verifica para valores del número de Re < 5.105 y viene dado por la ecuación de Pohlhausen: Nu x = 0,332 Re x Pr 1/ 3 = h Cx x k ; 0,1 < Pr <103

El número de Nusselt medio para la longitud L y flujo laminar es: Nu = hC L k = 0,664  10 3 < Re L < 5.10 5 Re L Pr 1 / 3 , para:   Pr > 0,5

expresión que se ha comprobado es exacta. b) Una correlación apropiada para metales líquidos es: Nu = 1,128 Re L Pr 1 /3

expresión que se ha comprobado es exacta. FLUJO LAMINAR TOTALMENTE DESARROLLADO ENTRE PLACAS PLANAS PARALELAS Coeficientede rozamiento: λ = 96 Re d h ; Re d h < 2800 ; d h = 2 x separación entre placas

El número de Nu medio para el flujo entre dos placas isotérmicas paralelas de longitud L es:
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Nu d h

dh Re d h Pr L = 7,54 + d 1 + 0,016 ( h Re d h Pr) 2/ 3 L 0,03

;

Re d h < 2800

FLUJO TURBULENTO SOBRE PLACA PLANA HORIZONTAL LISA a) En el flujo turbulento sobre placa plana horizontal convalores del número de Re > 5.105 existe una porción de la placa cercana al borde de ataque en la que el flujo es laminar, pasando a flujo turbulento a continuación. Las correlaciones para el cálculo del número de Stanton local se pueden obtener a partir de: Cx  5.10 5 < Re < 107 ; St x Pr 2 / 3 = 0,0296 Re -0,2  x , para:  2 10 7 < Re < 109 ; St x Pr 2 / 3 = 0,185 (lg Re x ) -2,584  

St x Pr2/ 3 =

evaluándose las propiedades del fluido a la temperatura media de película. b) El número de Nusselt local para Rex>ReC viene dado por la expresión de Whitaker:  5.10 5 < Re x < 3.107 43 Nu x = 0,029 Re 0,8 Pr 0, , para:  x  0,7 < Pr < 400 El nº de Nu medio viene dado por: Nu L = 0,036 {Re 0,8 - 9200} Pr 0,43 L  2.10 5 < Re L < 5,5.106 η F 0,25  (η ) , para:  0, < Pr < 380 7 pF 0,26 < ( η /η ) < 3,5 F pF 

siempre que la turbulencia sea pequeña. Las propiedades del fluido se evalúan a la temperatura media TF excepto ηpF que lo es a la temperatura de la pared. Para los gases las propiedades del fluido se evalúan a la temperatura de película. Si la turbulencia es elevada se puede eliminar el sumando 9200 obteniéndose resultados bastante razonables. c) Otra expresión delnúmero de Nusselt medio para la longitud L viene dada por: Nu L = 0,664 Re  5.105 < Re x < 3.107 Re C Pr 1/3 + 0,036 Re 0,8 Pr 0,43 {1 - ( Re C ) 0,8 }, para:  L L  0,7 < Pr < 400

El coeficiente de arrastre viene dado por la expresión:
C = Recrít 1,328 Recrít + 0,523 0,523 2(0,06 Re ) ReL ReL ln2(0,06 Recrít) ln Recrít L ; Recrít < ReL < 109

CAPA LIMITE TURBULENTA SOBRE UNA PLACA PLANATOTALMENTE RUGOSA.- Se define un tamaño adimensional ε* del grano de arena en función de la rugosidad absoluta ε en la forma: G ε ρ ε* = ν  C x = (3,476 + 0,707 ln x )−2,46 ; 150 < x < 1,5.10 7 ; ε * > 60  Cx ε ε , para:  L )−2,57 ; 150 < L < 1,5.10 7 ; ε * > 60 2  C L = (2,635 + 0,618 ln  ε ε
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en la que G es el gasto másico y Cx el coeficiente de arrastre. El criterio para determinarel tipo de régimen del flujo es: (0 < e*< 5, liso ), ( 5 < e*< 60, transición ), y ( e*> 60, rugoso ) El número de Stanton local es: 1 St x = 2 Cx 0,9 + Cx {f(ε*,Pr) - 7,65} 2

en la que la función f(ε*,Pr) depende de la rugosidad, presentando diversas formas, como se indica a continuación:  f(ε*,Pr) = 4,8 ε* 0,2 Pr 0,44 ; 1 < Pr < 6 Granos de arena:  0,28 Pr 0,57 ; 0,7 < Pr < 40  f(ε*,Pr) =4,8 ε* General: f(ε *,Pr) = 0,55 ε * (Pr 2/3 - 1) + 9,5 1 L
L

;

Pr > 0,5 hC ρ cp u

El número de Stanton medio es: St =

∫

0

St X dx =

XV.2.- CORRELACIONES PARA LA CONVECCIÓN FORZADA POR EL INTERIOR DE TUBERÍAS FLUJO LAMINAR POR EL INTERIOR DE TUBERÍAS.- Para el flujo de fluidos en tuberías en régimen laminar se cumple Re < 2.100. Flujos desarrollados.- Para flujos...