E940 Transferencia de Calor por Convección

7/25/2019 E940 Transferencia de Calor por Conveccin

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TABLA DE CONTENIDOS

Tabla de valores de mediciones efectuadas........................................................2

Desarrollo de clculos !resentaci"n de resultados..........................................#Convecci"n for$ada..........................................................................................#

N%mero Nusselt !or m&todo Colburn............................................................'

N%mero Nusselt !or m&todo (nielins)i.........................................................*

Coe+ciente !elicular !or convecci"n for$ada en ductos..................................*

Convecci"n natural.......................................................................................... *

N%mero Nusselt !ara !laca ,ori$ontal Su!erior con m&todo de -ac Adams................................................................................................................... /

N%mero Nusselt !ara !laca ,ori$ontal Su!erior con m&todo de C0urc0ill

and C0u...................................................................................................... /N%mero Nusselt !ara !laca ,ori$ontal Inferior con m&todo de -ac Adams/

N%mero Nusselt !ara !laca ,ori$ontal Inferior con m&todo de C0urc0ill andC0u.............................................................................................................

N%mero Nusselt !ara las !lacas verticales con m&todo de -ac Adams......

N%mero Nusselt !ara las !lacas verticales con m&todo de C0urc0ill and C0u................................................................................................................... 2

Coe+ciente !elicular !ara el ducto en convecci"n natural.............................2

Coe+ciente !elicular con m&todo de -ac Adams.......................................#

Coe+ciente !elicular con m&todo de C0urc0ill and C0u..............................#

(r+cos.............................................................................................................1

Convecci"n or$ada.......................................................................................1

Convecci"n Natural........................................................................................1

Anlisis Conclusiones.....................................................................................3

A!&ndice...........................................................................................................*

Biblio4raf5a........................................................................................................6
http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7/HYPERLINK%23_Toc452587660http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_7/HYPERLINK%23_Toc452587660


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TABLA DE 7ALO8ES DE -EDICIONESEECT9ADASDatos medidos !ara reali$ar el estudio de convecci"n for$ada !ara cada

velocidad 8:- seleccionada del dinam"metro. Los valores con sub5ndiceim!lican ;ue la lectura se reali$" con una cmara termo4r+ca.

RPM T001 [ C T002[ C TW1 [ C TW1C[ TW2 [ C TW2C[ t[seg]

200 2/.3 2o 4enerado en el ducto? datos de volta>e corrientea!licada a la resistencia. Estos datos son a!licables al estudio de la convecci"nfor$ada convecci"n natural.

61.3

2

2#1.'

2

#6

2

2


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'.1erticales

%laca-n?erior

(%8

T00Ext

[ F]

WT

[ F]

pT

[ F]

TWVert

[ F]

TpVert

[ F]

TW%nf

[ F]

Tp%nf

[ F]

200

'6.*2 *'.26 *2.3/ *2.3/ */.' *3.#6 *2./3

300

'


12/24

(%8

pT

[ F]

k [ Btu

h r f t F ]

TpVert

[ F]

kVert [ Btu

h r f t F ]

Tp%nf

[ F]

k%nf[ Btu

hrft F]

200 *2.3/ /./16# */.' /./1*< *2./3

/./162

300 *1.2 /./16' *.


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-ediante tabla se obtiene la eG!resi"ng'

v2 :randtl con la tem!eratura

!elicular. De la tabla se eGtrae lo necesario !ara reali$ar inter!olaci"n !ara lastem!eraturas conocidas. :ara el n%mero :randtl se da el caso de ;ue no var5ael valor entre las tem!eraturas ;ue se traba>".

T[ F g'

v2[

1

F f t 3] Pr

32 3.16106

/.*2

)00 1.76106

/.*2

*"+L"5 E,*("CC-./DE*"+L"DE%(%-ED"DE11-C"DE"1E1 (EE(E/C-"#*("/1E(E/C-"DEC"L(7 "%!/*E1DECL"1E1 7 8"/!EL%ED("9"

N-E8ON9SSELT:A8A:LACA,O8IONTALS9:E8IO8CON-PTODODE-ACADA-S9na ve$ reali$ada la inter!olaci"n se calcula (ras0of con esto el n%mero8alei40. Con el n%mero 8alei40 se obtiene !or tabla las constantes C n ;uea!lica se4%n la tabla del A!&ndice 2.

RP

M

T00E

[ F]

W

T

[ F]

pT

[ F]

g'

v2[

1

F f t $! [ ft &r$ Pr Ra$

20

0

'6.*2 *'.26 *2.3/2#2'*'.

1*

#./

/1

321/1o

laminar en la !laca !or ende los valores de C n son? C=0.27 n=1

4 .

Con esto es !osible calcular Nu con la si4uiente ecuaci"n.

Nu=C(&r$Pr)n

(%8

Ra$%nf Nu

200###*336*.2

#'.1


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Nu=0.58(&r$Pr )1

5

(%8 Ra$%nf Nu

200 ###*336*.2

2


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RPM

T00E

[ F]

TWVer

[ F]

TpVert

[ F]

g'

v2[

1

F f t $! [ ft &r$Vert PrVer Ra$Vert

200 '6.*2 *2.3/ */.'

2#'3/66.21

/.62/2

1


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Nu={0.825+0.387 (&r$Pr)1

6

[1+( 0.492Pr )9

16 ]8

27 }2

(%8 Ra$Vert Nu

200#33'3'.1

2#.#


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COEICIENTE:ELIC9LA8CON-PTODODE-ACADA-S.

COEICIENTE:ELIC9LA8CON-PTODODEC,98C,ILLANDC,9.(%8

Nu k

[ Btu

hr f t

$! [ ft] hiVert

[ Btu

#r ft2 F

Nu k

[ Btu

h r f t

$! [ ft] i#

h

[ Btu

#r ft2

F

Nu

200 2#.#


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([email protected] O8ADA.

./ .3 2./ 2.3 #./ #.32./ER/1

#./ER/1

1./ER/1

3./ER/1

'./ER/1

*./ER/1

6./ER/1

Convecci"n or$ada

-&todo de (nielins)i -&todo de Colburn

coeficiente !elicular [ ( 2 J

n%mero renolds

CON7ECCIN NAT98AL.

2/ 22 21 2' 26 #/ #2#.3ER/'

1.3ER/'

3.3ER/'

'.3ER/'

*.3ER/'

6.3ER/'

:lacas 7erticales

-&todo -ac Adams -&todo de C0urc0ill

n%mero nusselt

n%mero de ralei40

2/


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directamente en los valores del coe+ciente !elicular. Los coe+cientes!eliculares calculados !or Colburn (nielins)i di+eren !orcentualmente entreun * a de ser tan !reciso comose esti!ula !ero aun as5 se considerar mas !reciso !or el 0ec0o de considerarla fricci"n tambi&n !or;ue se traba>" con tem!eraturas !romedios.

La convecci"n for$ada se reali$a !ara favorecer la transferencia de calormoviendo un =uido a trav&s de al4o de maor o menor tem!eratura lo4rar latem!eratura deseada? en el =u>o o en un ob>eto. La cantidad de calor ;ue es!osible transferir de!ender de la diferencia de tem!eratura entre el ob>eto el =u>o? el ti!o de =uido? las reas de contacto entre ambos la velocidad del=u>o. Durante la eG!eriencia se mantiene constante? el ti!o de =uido? latem!eratura de la resistencia ;ue entre4ar calor al =uido? las reas de

contacto. La variaci"n se reali$a en el cambio de velocidad del =u>o? ;ue serevaluado con el n%mero 8enolds. (r+camente se !uede a!reciar ;ue elcoe+ciente de transferencia de calor aumenta en la medida ;ue aumenta eln%mero 8enolds o la turbulencia del =u>o. Esto se debe a ;ue la turbulencia enel =u>o favorece la transferencia de calor lo ;ue ;ueda demostradoem!5ricamente.

En la conducci"n natural ;ue !resentan las !lacas aislantes del ducto se reali$aun anlisis en base al n%mero 8alei40 el n%mero Nusselt. Sabiendo ;ue eln%mero 8alei40 aumentar en la medida ;ue la diferencia de tem!eraturaaumente? ;ueda re!resentado com!robado ;ue al acelerar el =u>o dentro delducto !roduce el aumento en el n%mero 8alei40? a ;ue aument" la diferenciade tem!eratura. El aumento de tem!eratura? como se anali$" anteriormente sedebe a ;ue se aumenta la velocidad del =u>o !or ende se favorece latransferencia de calor desde la resistencia 0acia las !lacas? !roduciendo unaumento de tem!eratura en &stas. En la medida ;ue aumenta la tem!eraturaen las !lacas? aumenta el n%mero 8alei40 !or im!licancia del aumento en latransferencia de calor !or convecci"n. Tambi&n se relaciona ;ue el n%meroNusselt aumenta en la medida ;ue aumenta la transferencia de calor !orconvecci"n disminue la transferencia !or conducci"n.

:ara los casos de conducci"n natural el m&todo de -ac Adams es el masutili$ado !ara el clculo del coe+ciente !elicular !ero el de C0urc0ill resulta ser

mas !reciso !or sobre todo en la !laca vertical. inalmente se determina ;ue!ara el caso de la !laca vertical es mas !reciso el m&todo de C0urc0ill !or;ueest establecido !ara !lacas con tem!eraturas constante o bien unatem!eratura !romedio de la !laca. :ara los dems casos los m&todos estnestablecidos !ara dentro de un ran4o de n%mero 8alei40.

cilmente el n%mero Nusselt nos muestra ;ue la transferencia de calor atrav&s de la !laca su!erior es !rinci!almente convecci"n a ;ue el =u>o tiene

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maor es!acio !ara des!la$arse como masa ascendente ;ue en las !lacasverticales e inferior. El n%mero Nusselt lle4a !or sobre los 3 en la !lacasu!erior mientras ;ue las !laca verticales la 0ori$ontal inferior no su!eran los1/. Tambi&n el =u>o en la !laca inferior tendr mas di+cultad de transferir calor!or convecci"n? a ;ue? el =u>o tendr ms limitaciones !ara des!la$arse 0aciaarriba ;ue las !lacas verticales. :or lo ;ue se conclue ;ue la !laca 0ori$ontalsu!erior tiene me>or transferencia natural de calor? se4uida de las !lacasverticales ;uedando como la !laca ;ue trans+ere menos calor? la 0ori$ontalinferior.

Considerando el coe+ciente !elicular de las !lacas? se es!era ;ue !ara la !lacainferior sea menor a la vertical la vertical menor a la 0ori$ontal su!erior. Esto;ueda com!robado con los valores obtenidos a ;ue la !laca inferior tienenotoriamente un coe+ciente menor a las otras dos !ara la vertical eslevemente menor a la 0ori$ontal su!erior? !ero aun as5 es menor !or lo ;ue secum!le lo es!eculado.

A:PNDICE.. :ro!iedades f5sicas del 4as Aire.2. Tabla !ara determinar constantes C n en !lacas 0ori$ontales.#. Tabla !ara determinar constantes C n en !lacas verticales.

2#


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BIBLIO(8AVA.Q-anuel :edra$a? -:. 2/1. Transferencia de Calor? A!untes de Clases.

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