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aldomendoza
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conveccion
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Parmetros importantes en la Transferencia de Calor Convectiva
2. Nmero de Prandtl (Pr).- relacin entrela difusividad de momento y trmica
3. Nmero de Nusselt (Nu).- representa larazn de la resistencia trmica deconduccin a la resistencia trmica porconveccin del fluido
4. Nmero de Reynolds (Re).- relacinentre las fuerzas viscosas y de arraste
K
C p
Pr
K
hDNu
D
WVDVD 4Re
FLUJO A TRAVS DE TUBERAS
T1 T2
TS
Balance de energa: q = h A TLM = W Cp (T2 T1)
TLM = (T1 - T2 ) / ln (T1 /T2)
TS
TS
T2
T1
T1 = TS T2
T2 = TS T1
W = flujo msico; Kg/s
Cp = capacidad calorfica, J/Kg-K
Correlaciones Empricas- Flujo Laminar (Re < 2300)
1. Ecuacin de Hausen
2. Ecuacin de Sieder & Tate
3/2
PrRe04.01
PrRe0668.0
66.3
D
D
L
D
L
D
Nu
75.90044.0
16700Pr48.0
PrRe86.1
14.0
14.0
3/1
s
s
DD
D
LNu
Correlaciones Empricas- Flujo Laminar (Re < 2300)
1. Ecuacin de Hausen
2. Ecuacin de Sieder & Tate
3/2
PrRe04.01
PrRe0668.0
66.3
D
D
L
D
L
D
Nu
75.90044.0
16700Pr48.0
PrRe86.1
14.0
14.0
3/1
s
s
DD
D
LNu
Correlaciones Empricas- Flujo Turbulento (ReD 10 000)
1. Flujo completamente desarrollado: Ec. de Colburn
2. Enfriamiento y calentamiento de fluidos: Ec. de Dittus -Boelter
3/15/4 PrRe023.0 DDNu
10
10000Re
160Pr7.0
3.0
4.0
PrRe023.0 5/4
D
L
toenfriamienn
ntocalentamien
Nu
D
n
DD
Correlaciones Empricas- Flujo Turbulento
3. Fluidos que sufren variaciones en sus propiedades: Ec. Sieder & Tate
4. Metales lquidos10
10000Re
16700Pr7.0
PrRe027.0
14.0
3/15/4
D
L
Nu
D
s
DD
42
53
827.0
1010
1005.9Re106.3
0185.082.4
D
D
DD
Pe
xx
PeNu
FLUJO PARALELO A UNA PLACA PLANA
3/15.0
5
PrRe664.0
6.0Pr;103Re
LL
L
Nu
x
V , T
FLUIDO
TS
1. Flujo Laminar:
2. Flujo Turbulento:
3/18.0
5
PrRe0366.0
6.0Pr;103Re
LL
L
Nu
x
CILINDRO CON EL EJE PERPENDICULAR AL FLUJO
Sucede con frecuencia que un cilindro que contieneun fluido en su interior se calienta o enfra por mediode otro fluido que circula perpendicularmente a sueje.
La ecuacin para predecir el coeficiente promediopara gases y lquidos es: Nu = C Rem Pr1/3
C y m se encuentran en las siguientes tablas
Tabla 1. Constantes para el cilindro circular en flujo cruzado
Re C m
0.4 4 0.989 0.330
4 40 0.971 0.385
40 4 000 0.683 0.466
4 000 40 000 0.193 0.618
40 000 400 000 0.027 0.805
Constantes para cilindros no circulares con flujo cruzado de un gas
Correlaciones empricas para evaluar h promedio en cilindros circulares yno circulares en flujo cruzado (Zukauskas, Ref. 14,and Jakob)
Arreglos en un banco de tubos
a) Arreglo alineadob) Arreglo escalonado
D = Dimetro exterior del tuboST = espaciamiento transversalSL = espaciamiento longitudinalSD = espaciamiento diagonalA1 = rea transversalA2 = rea diagonal
Correlaciones para el clculo de h
1. Ecuacin de Grimison: flujo de aire a travsde 10 ms lneas de tubos (NL 10)
2. Para otros fluidos
3. Para NL < 10
DV
N
CNu
mxDmx
m
DmxD
Re
7.0Pr
40000Re2000
10
Re1
7.0Pr
40000Re2000
10
PrRe13.1 3/11
L
m
DmxD
N
CNu
10210 NLDNLD NuCNu
Tabla 2. Constantes C1 y mST/D
1.25 1.5 2.0 3.0
SL/D C1 m C1 m C1 m C1 m
Alineado
1.25 0.348 0.592 0.275 0.608 0.100 0.704 0.0633 0.752
1.50 0.367 0.367 0.250 0.620 0.101 0.702 0.0678 0.744
2.00 0.418 0.418 0.299 0.602 0.229 0.632 0.198 0.648
3.00 0.290 0.290 0.357 0.584 0.374 0.581 0.286 0.608
Escalonado
0.600 - - - - - - 0.213 0.636
0.900 - - - - 0.446 0.571 0.401 0.581
1.000 - - 0.497 0.558 - - - -
1.125 - - - - 0.478 0.565 0.518 0.560
1.250 0.518 0.556 0.505 0.554 0.519 0.556 0.522 0.562
1.500 0.451 0.568 0.460 0.562 0.452 0.568 0.488 0.568
2.000 0.404 0.572 0.416 0.568 0.482 0.556 0.449 0.570
3.000 0.310 0.592 0.356 0.580 0.440 0.562 0.428 0.574
Tabla 3. Factor de correccin C2
NL 1 2 3 4 5 6 7 8 9Alineado 0.64 0.80 0.87 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 0.99
Escalonado 0.68 0.75 0.83 0.89 0.92 0.95 0.97 0.98 0.99
Ec. De Zukauskas para calcular h promedio en un banco de tubos
Correlaciones para el clculo de Vmx
1. Arreglo alineado
2. Arreglo escalonado
3. Frmula para comprobar direccin del flujo en arreglo escalonado
VDS
SV
T
Tmx
V
DS
SV
D
Tmx
2
22
2/12
2 DSSSS TTLD
12
enAsepresentaVDS
SiS mxT
D
Clculo de To y cada de presin
Clculo de To:
Clculo de P:
Donde y f se evalan en las figuras siguientes
CSVNNDh
iS
OS TTeTT
TT
D
SS
D
SP
fV
NP
LT
TT
mxL
;
2
2
Factor de friccin f y factor de correccin X para banco de tubos arreglo alineado (from Zukauskas, Ref. 16, 1985)
Factor de friccin f y factor de correccin X para banco de tubos arreglo escalonado (from Zukauskas, Ref. 16, 1985).