514 Capiacutetulo 14 Transporte interfaacutesico en sistemas no isoteacutermicos

EJEMPLO 143-1

Diseiio de In calentador tllblllll r

l-

Por un tubo recto de 2 pulg de radio interior debe bombearse aire a 70 degF Y1 atm a um cidad de 70 lb

ll7 h Para elevar la temperatur~ del aire a 230 degF una seccioacuten del tubo de~

lentarse hasta que la temperatura en el interior de la pared sea de 250 degF iquestQueacute longitud tubo es necesario calentar

SOLUCIOacuteN

La temperatura media aritmeacutetica global es Tha =150degF Y la temperatura de petiacutecula es Tr=~[ + 250) = 200degF A esta temperatura las propiedades del aire son fL = 0052 lblpie middot hr 0242 Btulb F k = 00180 Btu h pie F Y Pr = eacutepfL k = 070 Las viscosidades del 150 y 250 degF son 0049 y 0055 Ib n pie h respectivamente de modo que l razoacuten de vigt dad es fLb fLo =00490055 = 089

Entonces el nuacutemero de Reynolds evaluado a la temperatura de peliacutecula 200 F es

Re = Ow = 4w = 4(70) =103 x 104 (WSfL rrOfL rr(2 12)(0052)

A partir de la figura 143-2 se obtiene

(lL

Cuando en esta expresioacuten se despeja L O se obtiene

- _ 1 (Tiexcl2 - Tb1 ) pr2 3 (fLb)-014 O 4(00039) (To - Tbhn fLo

1 (230-70) (070)23 (089)-014 4(00039) 728

1 160 4(00039) 728 (0788)(102) = 113 (lu _

Por tanto la longitud requerida es

L = 1130 = (113)(2 12) = 19 pies

Si Reb fuese mucho menor hubiera sido necesario estimar T D antes de leer la figura I iniciando asiacute un proceso de prueba y error

Noacutetese que en este problema no fue necesario calcular h La evaluacioacuten numeacutericad necesaria no obstante en problemas maacutes complicados como el intercambio de calor duumls fluidos con una pared intermedia

Flujo a lo I

0010

Ntilde 0001

sect144 COEFICIENTES DE TRANSMISIOacuteN DE CALOR PARA CONVECCIOacuteN FORZADA ALREDEDOR DE OBJETOS SUMERGIDOS

Otro toacutepico de importancia industrial es la transmisioacuten de calor hacia o desd~

objeto alrededor del cual circula un fluido El objeto puede ser relativamente cillo como un solo cilindro o una sola esfera o puede ser maacutes complicado t un manojo de tubos hecho de un conjunto de tubos circulares con una corri de gas o liacutequido fluyendo entre ellos Aquiacute soacutelo analizaremos unas cuanta e laciones selectas para sistemas sencillos la laacutemina plana la esfera y el ( ili nlt

Figura 144-1 BVIII dary-Laye

00001