Apuntes de transferencia de calor

Datos para etilenglicol

Cp=0.569 BTU/(lbm*R)

V= 20.64x10-5

α= 3.64x10-3

p=1.116(62.4) lb/ft3

Kf= 0.144 BTU/(hr*ft*R)

Pr= 204

Datos de Cu tipo m ½

Dext= 0.625ft

Dint= .04742ft

A= .001766ft2

1. Calcular velocidad promedio del flujo.

2. Determinar si el flujo es laminar.

3. determinar la longitud de entrada hidrodinámica.

4. determinar la temperatura a la salida.

5. determinar si existe un flujo completamente desarrollado a la salida.

6. Calcular la temperatura en la pared a la salida.

V=Q/A

1. Velocidad promedio.

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

1. Determinar si el flujo es laminar.

[pic 4]

RED<2100 por lo tanto es laminar

1. Longitud de entrada hidrodinámica.

[pic 5]

[pic 6]

1. temperatura a la salida

[pic 7]

[pic 8]

1. Determinar si existe un flujo desarrollado térmicamente a la salida.

[pic 9]

[pic 10]

Zt > Ze y Zt < 10tf

1. Temperatura en la pared a la salida

[pic 11]

[pic 12]

Convección de forzada en flujo externo.

-Solución de Blasius

• Solución de similaridad para la ecuación de capa limite

Flujo Potencial: tipo de flujo no viscoso, incompresible, irrotacional, gobernado por las ecuaciones de Laplace.

[pic 13]

• Ecuaciones gobernantes.

[pic 14]

Obtención.

-Flujo dimensional solo se tiene velocidades: [pic 15]

-Flujo estacionario

-Debido a que la capa limite es delgada

                    y                     [pic 16][pic 17]

-La densidad es constante:

-La solución de Blasius se denomina solución de similaridad y, n es una variable de similaridad.

- La terminología “similaridad” se utiliza debido a que a pesar de la capa limite crece con la distancia x a partir del borde de ataque, el perfil de velocidad  permanece geométricamente similar.[pic 18]

-P ara flujos autosimilares, la componente y de la velocidad tiene la propiedad de que dos perfiles  a diferentes posiciones de x difieren únicamente en un factor de escala que, en el mejor de los casos es una función de x.[pic 19]

[pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24]

[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37]

        [pic 38]

• Forma funcional de la similaridad

[pic 39]

Donde:                 [pic 40]

[pic 41]

-Distribución de temperatura sobre la capa límite de placa plana.

[pic 42]

Crecimiento de la capa limite térmica

Asumiendo que los perfiles de temperatura son similares, en el mismo sentido que los perfiles de velocidad, se puede definir una función de temperatura adimensional.

[pic 43]

[pic 44]

Despejando para la temperatura T del fluido:

        [pic 45]

Asumiendo que la temperatura en la pared cambia con x se puede definir Tw=Tw(x)

Similaridad en función de Re.

[pic 46]

[pic 47]

Se pueden obtener las derivadas con respecto a “x” y “y”

[pic 48]

[pic 49]

Temperatura constante en la pared.

Ley de Fourier: [pic 51][pic 50]

Tal que: [pic 53][pic 54][pic 52]

[pic 55]

[pic 56]

Para la ley de enfriamiento de Newton:

[pic 57]

[pic 58]

Donde Nux y Rex son los números de Nusselt y Reynolds basados en x[pic 59]

[pic 60]

Solución grafica de la ecuación de la energía

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