Fenómenos de Transporte de masa y calor

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERÍA PROCESOS

Ingeniería Metalúrgica

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Curso: Fenómenos de Transporte de masa y calor

3er año – Grupo   B  

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Presentado por:

Arcos Barra, Jose Fernando

Cusirramos Chavez, Eva Isabel

Ticona Palacios, Anghy Luz Carolina

Ttito Flores, Luis Angel

Viveros Zavala Ricardo Gabriel

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Docente: Ing. Vicente Hermo Rudy Vilca

Arequipa, Perú

2022

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION FORZADA EN UN TUBO

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

1. FLUJO INTERNO

1. INTRODUCCION

En el flujo interno, el perfil de temperaturas depende de la posición en la sección transversal y a lo largo del conducto: T = T (x,r).

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Temperatura de masa : temperatura característica para cada sección. Corresponde a un promedio energético de la sección: [pic 5][pic 4]

El calor transferido por convección en cada posición se refiere a dicha temperatura de masa:

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Las propiedades necesarias para el calculo del coeficiente de convección se evalúan a la temperatura de masa promediada entre la entrada y la salida del conducto: [pic 7]

Variación de temperatura a lo largo del conducto

Suponiendo temperatura superficial interior y coeficiente de convección uniforme:

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Siendo P el perímetro del tubo, tenemos:

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Integrando:

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Siendo DMLT la diferencia media logarítmica de temperatura:

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1. FLUJO LAMINAR

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• Todas las propiedades se evalúan a la temperatura de masa del fluido.

Tubo corto (flujo no plenamente desarrollado)

Comprobar:

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Tubo largo (flujo desarrollado) (constantes validas solo para tubos cilíndricos)

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1. FLUJO TURBULENTO

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En flujo turbulento la región de entrada es mucho mas corta, por lo que la siguiente correlación se considera valida para todo el conducto.

Válida para: [pic 16]

Nota: En conductos no circulares utilizar la definición de radio hidráulico: [pic 17]

Para flujo turbulento la siguiente ecuación, reproduce los resultados experimentales con aproximación de 20% en la correlación general de Seider y Tate. [pic 19][pic 18]

Todas las propiedades se evalúan en condiciones de temperatura global, excepción de  que se evalúan a la temperatura de la pared. [pic 20]

1. PARTE EXPERIMENTAL (Isa)

1. Calentar agua y agregar en el depósito A: 3 L (0.003) [pic 21]
2. Tomar nota del tiempo de descarga del deposito A
3. Diámetro de la tubería de PVC: ½ pulg (0.0127m)
4. Registrar temperaturas: de ingreso (, de salida  y de pared [pic 22][pic 23][pic 24]

1. CALCULOS A EFECTUAR

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1. Propiedades del agua [pic 26]

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1. Velocidad del fluido (agua)

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1. Numero de Reynolds

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1. Numero de Nusselt

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1. Coeficiente de transferencia de calor [pic 35]

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1. Transferencia de calor por medio de longitud de tubo

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RESOLVER:

Perdida de calor de los ductos de un sistema de calefacción:

Agua caliente a la presión atmosférica y a 80°C entra en un ducto cuadrado no aislado de 8 m de largo y con sección transversal de 0.2 m x 0.2 m que pasa por el ático de una casa, a razón de 0.15  Se observa que el ducto es casi isotérmico a 60°. Determine: a) la temperatura de salida del agua y b) la razón de perdida de calor del ducto hacia el espacio del ático con la temperatura media logarítmica. [pic 40][pic 39]

Solución:

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