Transferencia De Calor Por Convección

Transferencia de Calor / Curso 2010-11

Fórmulas, Tablas y Figuras

TEMA 6. CONVECCIÓN FORZADA EN FLUJO EXTERNO Tabla 6.1. Tabla resumen de correlaciones para flujo externo sobre placa plana.
Correlaciones 1* 2** 3* 4** 5**
h x Nu x = x = 0,332 Re 1 / 2 Pr 1 / 3 x k Nu x = hx x = 0,664 Re1 / 2 Pr 1 / 3 x k

Transferencia de calor
dq = hx (Ts − T∞ )dAs q ′′ = hx (Ts − T∞ ) xCondiciones Placa a temperatura Ts constante. Régimen laminar. Valor local en x. Pr > 0,6. Placa a Ts constante. Régimen laminar. Valor promedio entre 0 y x (ó entre 0 y x = L). Pr > 0,6. Placa a Ts constante. Régimen turbulento. Valor local en x. 0,6 < Pr < 60. Placa a Ts constante. Régimen mixto (parte laminar y parte turbulento). Valor promedio entre 0 y x = L. Pr > 0,6. 5·105 < ReL < 108. Placa a Tsconstante. Régimen predominantemente turbulento (parte laminar despreciable ⇒ L >> xc y ReL >> Rex,c). Valor promedio entre 0 y x = L. Pr > 0,6. 5·105 < ReL < 108. Placa que desprende un flujo de calor uniforme. Régimen laminar. Valor local en x. Pr > 0,6. Placa que desprende un flujo de calor uniforme. Rég. turbulento. Valor local en x. 0,6 < Pr < 60.

Nu x =
Nu L =

hx x = 0,0296 Re x4 / 5 Pr1 / 3 k

dq = hx (Ts − T∞ )dAs

q = h As (Ts − T∞ ) q ′′ = hx (Ts − T∞ ) x q ′′ = h (Ts − T∞ ) q ′′ = h (Ts − T∞ )
q ′′ = cte. / s

q ′′ = h (Ts − T∞ )

hL L 4 = (0,037 Re L / 5 − 871) Pr 1 / 3 k hL L 4 = 0,037 Re L / 5 Pr 1 / 3 k
1/ 2 x 1/ 3

q = h As (Ts − T∞ ) q = h As (Ts − T∞ )
q ′′ s h x ( x) q ′′ s h x ( x)

Nu L =

6*

Nu x = 0,453 Re Pr

T s ( x ) = T∞ +

q ′′ =cte. / s

7* *: Re x =

Nu x = 0,0308 Re

4/5 x

Pr

1/ 3

T s ( x ) = T∞ +

ρu ∞ x u ∞ x ρu L u L ν µ ρ c p µc p = **: Re L = ∞ = ∞ Condición de rég. turbulento para placa plana: Rex,c > 5·105 Número de Prandtl: Pr = = = µ ν µ ν α ρ k k En todas las correlaciones las propiedades del fluido se calculan a la temperatura de película: T f = (Ts + T∞ ) / 2 ; Ts: Temperatura de la superficie[K]; T∞: Temp. del

flujo libre [K]; As: Área de transferencia de calor [m2]; ν: viscosidad cinemática [m2/s]; µ: viscosidad dinámica [N/m2·s]; α: difusividad térmica [m2/s]; k: conductividad térmica del fluido [W/m·K].

37

Tabla 6.2. Tabla resumen de correlaciones para flujo cruzado sobre cilindros. Correlaciones para flujo cruzado sobre un cilindro 1 Transferencia de calor

Nu D =hD m = CRe D Pr 1 / 3 k

q = h As (Ts − T∞ )

q ′′ = h (Ts − T∞ )

2

 Pr hD m = CRe D Pr n  Nu D =  Pr k  s

   

1/ 4

q = h As (Ts − T∞ )
4/5

q ′′ = h (Ts − T∞ )

Condiciones Correlación de Hilpert. Los valores de las constantes C y m se dan en la Tabla 6.3 en función de ReD. La Tabla 6.4 da los valores de las constantes para cilindros no circulares. Las propiedadesse evalúan a Tf. Válida para fluidos con Pr ≥ 0,7. n = 0,37 si Pr ≤ 10 Correlación de Zhukauskas. Con y n = 0,36 si Pr > 10  
 0,7 < Pr < 500  1 < Re < 10 6  . Los valores de las constantes C y m se dan en la Tabla D   6.5 en función de ReD. Las propiedades se evalúan a T∞, excepto Prs a Ts

3

  Re D  5 / 8  Nu D 1 +        282000     Correlaciones para flujocruzado sobre un banco de N cilindros 0,62 Re 1 / 2 Pr 1 / 3 hD D = = 0,3 + 1/ 4 k 1 + (0,4 / Pr ) 2 / 3

[

]

q = h As (Ts − T∞ )
Transferencia de calor

q ′′ = h (Ts − T∞ )

Correlación de Churchill y Bernstein. Con propiedades a Tf y ReD·Pr > 0,2. Condiciones Correlación de Zhukauskas. Con

4

 Pr hD m Nu D = = CRe D , máx Pr 0 , 36   Pr k  s

   

1/ 4

q ′′ = h ∆Tmlq′ = h πD∆Tml q = q ′NL = h NπDL∆Tml

N L ≥ 20   1.000 < Re 6 < 2·10  . D , máx    0,7 < Pr < 500  

Las

constantes C y m se dan en la Tabla 6.6. Las propiedades se evalúan a T = (Tent + Tsal ) / 2 , excepto Prs a Ts. Para NL < 20 se aplica un factor de corrección tal que Nu D Tabla 6.7
N L < 20

= C 2 Nu D

N L ≥ 20

, donde C2 está dado en la

Re D =

ρu ∞ D u ∞ D =...