DATOS DEL PROBLEMA:
Datos ambiente:
G = 5.972 kW-h/m2-dia (en la UMSS)
T = 20 C
Datos de agua:
TC1 = 15 C
TC2 = 50 C
Datos de calefn:
Dimensin: 1.5 x 1 x 0.06 m
Numero de paso: 1
Datos de los tubos de cobre:
DN = 1 ; DE = 28.57 mm ; DI = 26.92 mm ; e = 1.65 mm
Distancia entre tubos = 40 mm
K = 332(20C) 312(400C) Kcal/mhC
Pintura acrlica negra: = 0.97 ; = 0.9
Datos de vidrio (cubierta):
e = 3.2 mm
= 0.86
= 0.94
K = 0.688 Kcal/mhC
Datos de aislante de calefn (Fibra de vidrio):
K = 0.042 Kcal/mhC
Datos de aislante de tanque (poliuretano):
K = 0.0185 Kcal/mhC
Datos de tanque: (acero galvanizado)
Volumen = 1000 L
DE = 0.8 m ; e = 4 mm
Largo = 2 m
Consumo de agua = 30 L/ducha
Numero de duchas: 22
CLCULO Y DISEO DE CALEFN:
G: Radiacin solar
Balance:
Calor transmitido:
Coeficiente global de radiacin
Factor de forma
Tabla. 2-5 pag.107 Ocon y Tojo
Por grafica:
(Total sobre una fila cuando solo hay una)
Balance de calor
Calor util: qh
Calor sensible
Calor de radiacin
Calor de conveccion
Temperatura en el interior del calefn
Determinar el coeficiente de conveccin en el exterior del
tubo
Temperatura de pelcula externa del tubo
Propiedades del aire
t C
Laminar
Para tubos horizontales ecuacin de rice
Perdida de calor
U = Coeficiente global de perdidas de colector
Balance de calor:
Transferencia de calor del cambiador
: Calor requerido
Determinacin del coeficiente de radiacin
Determinar la diferencia logartmica de temperaturas
Determinar los Coeficientes de conveccin interno del tubo:
;
Propiedades del agua
t C
Rgimen laminar
Aplicando la ecuacin de: pag. 81 Ocon y Tojo
Caso agua
Determinar el coeficiente de transferencia de calor
Determinar el rea de transferencia de calor
: rea de transferencia de calor
Determinar el nmero de tubos
3
3
52
9,78(0,02857)
(2,6310)(124,5591,46)
(2,410)
Gr
-
-
=-
3
34,4610
Gr
=
0,25
0,47(GPr)
R
Nu
=
30,25
0,47(34,46100,68)
Nu
=
5,82
Nu
=
22
1
5,972860642
81
kwhdiakcalkcal
G
mdiahkwhmh
==
hD
Nu
k
=
5,820,028
0,02857
Nuk
h
D
==
g
0
2
5,7
kcal
hh
mhC
==
14
ADL
p
=
(0,02857)1,514
A
p
=
gg
2
1,885
Am
=
5,71,885(124,5591,46)
conv
q
=-
gg
355,54
conv
kcal
q
h
=
2
4,3247,5
C
kcalkcal
U
mhh
==
(TT)4,3(1,5)(58,3720)
ps
qUA
=-=-
solrt
qGqq
a
==+
g
297,5355,54247,5405,54
h
q
=+-=
405,541,0(5015)
m
=-
&
gg
m11,6
kg
h
=
&
[
]
3
32,5994,83
aguaagua
kg
tC
m
r
==
m
m
QQ
r
r
==
&
&
3
11,6
0,012
994,83
m
Q
h
==
[
]
8
th
=
3
0,9280,096
VolQtm
===
gg
[
]
96
VolL
=
44
223
(TT)
r
qA
es
=+
qUAtm
=D
q
405,54
kcal
q
h
=
112
(tt)
radr
qAh
=-
297,5
0,6(124,5558,37)
r
h
=
-
2
7,49
r
kcal
h
mhC
=
log
G
tmFt
D=D
1
G
F
=
12
log
1
2
ln
tt
t
t
t
D-D
D=
D
D
44
223
(TT)
t
qA
gs
=+
log
41,4676,46
41,46
ln
76,46
t
-
D=
[
]
log
57,18
tmtC
D=D=
i
h
Re
DIv
d
m
=
QvA
=
2
0,012
21,08
(0,02692)
4
m
v
h
p
==
[
]
32,5
agua
tC
=
3
999,83
kg
m
d
=
3
0,763510
kg
ms
m
-
=
0,53
kcal
K
mhC
=
44
23
2
(TT)()
G
A
a
seg
=++
3
999,830,0269221,08
Re
0,7635103600
-
=
Re205,67
=
1
0,14
3
2,0
s
WCp
Nu
KL
m
m
=
1
s
m
m
=
11.6
wm
==
&
[
]
1,51421
T
Lm
==
1
3
11,61
2,0
0,53321
Nu
=
2,02
Nu
=
i
hDI
Nu
K
=
2
2
1,511,5
Am
==
2,020,533
0,02692
i
NuK
h
DI
==
2
40
i
kcal
h
mhC
=
1
ln
11
2
ituboo
U
DE
DE
DE
DI
DIhkh
=
++
[
]
124,5532,5
78,525
22
sagua
tubo
tt
tC
+
+
===
(78,525C)323.92
C
cobre
kcal
k
mh
=
1
28,57
0,02857ln
28,5711
26,92
26,92402328,925,7
U
=
++
2
4,95
kcal
U
mhC
=
qUAtm
=D
A
q
A
Utm
=
D
4
4
23
2
()
G
TT
A
a
egs
=+
+
2
405,54
1,43
4,9557,186
Am
==
g
T
ADEL
p
=
(
)
1,43
0,02857
T
A
L
DE
pp
==
15,93
T
L
=
1
15,93
1,4
T
T
L
N
L
==
11()
T
Ntubos
=
4
4
2
8
0,97642
293
1,5(0,940,86)4,9210
T
-
=+
+
[
]
[
]
22
331,3758,37
TktC
==
44
223
(TT)
t
qA
gs
=+
844
0,861,54,9210(331,37293)
t
q
-
=-
297,5
t
kcal
q
h
=
44
1,211,212
(TT)
t
qqA
fs
==-
2
1
14101,50,6
Am
==
1,2
f
=
1,2
1,212
1
111
11
A
B
A
FA
f
ee
=
+-+-
1
(Tubo)0,9
e
=
2
(Vidrio)0,94
e
=
68,57
A
AL
=
28,57
B
AL
=
1,2
:
F
...40
1,4
28,57
t
DET
DE
==
1,2
0,98
F
=
1,2
1
1168,571
11
0,980,928,570,94
L
L
f
=
+-+-
1,2
0.78
f
=
1,2
4
4
12
11,2
q
TT
A
fs
=+
4
4
1
8
297,5
331,37
0,60,784,9210
T
-
=+
[
]
[
]
11
397124,55
TktC
==
hc
qq
=
hradconvp
qqqq
=+-
12
(tt)
ccc
qmCp
=-
&
1,2
2,975
rad
kcal
qq
h
==
2
(tt)
convs
qhA
=-
2
12
124,5558,37
22
tt
t
+
+
==
[
]
2
91,46
tC
=
o
h
3
2
gD
Grt
v
b
=D
gg
2
124,5591,46
22
s
f
tt
t
+
+
==
0,028
k
=
5
2,410
v
-
=
5
2,6310
b
-
=
Pr0,68
=
2
s
ttt
D=-
