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23-04-2014

Objetivos
Al final de la Clase 14 los alumnos podrán hacer lo
siguiente:
Describir el flujo hidrodinámico y térmico
completamente desarrollado para flujo de fluidos en
contornoscerrados (tuberías) (FdT)
Emplear relaciones entre números adimensionales
para estimar coeficientes de transferencia de calor
para flujo de fluidos dentro de tubos (IdD 2.2)
Comprender y aplicaranalogías entre transporte de
momentum y de calor para estimar coeficientes de
convección (FdT)

Transferencia de calor para flujo en una tubería

x cd,h 

  0.05 ReD ,
 D 
lamReD  2300

x

 60
10   cd,h 
 D 
turb

x cd,t 

  0.05 ReD Pr
 D 
lam
x cd,t 
 10


 D 
turb

1

23-04-2014

Propiedades promedioRégimen laminar:
f

16
ReD

Régimen turbulento (3000
< ReD < 5.106):

f

1

1.58 lnReD  3.28

2

donde: ReD 
V
T

8

V D


8

D/2

D2

0

 Vx (r ) r drD/2

 Vx (r ) T (r, x ) r dr

V D2 0

Flujo completamente desarrollado
Vx (r )
 0, r
x
T (r )
0
x
T
  s (x )  T (x )

 0
x  s (x )  T (x )
THidrodinámicas:
Térmicas:
pero:

Temperatura superficial (Ts) constante:
Ts

 0

 x

  T  T
T
T

  s

x cd,t  s  T  x cd,t
T

Flujo completamente desarrollado(cnt’d.)
Flujo superficial de calor (qs”) constante:
 "

q
 s  h Ts  T  constante





T

x

cd,t



T
T
 s

x cd,t x

cd,t

Ts (x )  T (x )
constante
Ts (x )  T (x )
1 T

 f (x )

Ts  T r r r
o

q"
s

T
T
k
 k
 h Ts  T
y y 0
r r r
o





h

cd

k

  k f (x ) Ts  T 

 f (x )2

23-04-2014

Balance de energía



F cp T  Tref

  dqconv  F cp T  dT  Tref 

 "


 dq conv  q sP dx  F cpdT









"
dT q sP h Ts ...