Tranferencia De Calor

Asignación (TRANSFERENCIA DE CALOR CON CAMBIO DE FASE) (Valor 15%)

Un tubo de 0,5 pulgadas de diámetro externo y de 5pies de longitud posee una temperatura de 130°F y se pone en contacto con vapor de agua saturado a 6 Psia.

Calcular:

Flujo de condensado si es que condensa.

Coeficiente h en posición horizontal.

Coeficiente h en posición vertical.

Si la temperatura de saturación es mayor a la temperatura de superficie, entonces ocurre la condensación del fluido para esto no vamos a las tablas termodinámicas para vapor de agua saturado (tabla A-5E) a 6Psia para obtener los siguientes datos a usar:

P: 6Psia Ts: 170 °F hfg: 995,88 Btu/lbm

Tsat.> Ts

La temperatura del vapor saturado que se colocara en contacto con la superficie del tubo está a 170°F y la temperatura de dicha superficie está a 130 °F los que nos lleva a que cuando este vapor toque dicha superficie se condensara por el cambio de temperatura que a a sufrir, más esto se demuestra matemáticamente determinando dicho flujo que se condensara.

dónde:

m: flujo másico

Q: flujo de calor

hfg: calor latente vaporización

El calor latente de vaporización viene tabla A-4E dado por:

Ts: 170 °F hfg: 995,88 Btu/lbm

Flujo de calor viene dado por:

Dónde:

h: coeficiente de transferencia de calor para el tubo vertical u horizontal

As: es el área superficial de transferencia de calor

Como se observa en la formula anterior, involucra el coeficiente de transferencia de calor para un tuvo vertical u horizontal lo que nos lleva a que como van a ser dos coeficientes distintos va a arrojar también dos flujos másicos de condensación distintos, por ende determinaremos primero dichos coeficientes para tubo vertical y para horizontal y luego determinaremos el flujo de condensado

Las formulas a usar para la determinación de estos coeficientes de transferencia de calor son:

Dónde:

ΔT= Tv-Ts

Tubo Horizontal

Tubo Vertical

Régimen Laminar:

(h L)/k =1.18 [(L^3 ρ^2 g)/μ]^(1⁄3)=

Régimen turbulento:

Re>2200

(h L)/k =0,00071((k LΔT)/Dλμ)^0.67 [(D_0^3 ρg)/μ^2 ]^(1⁄4)

Para usar estas ecuaciones todos los datos de las propiedades de condensado se obtienen de la Tabla A-91 del apéndice del Cengel a la temperatura de la película, la cual es:

Tf=tv-0.75(tv-ts)

Tf=170-0.75(170-130)= 140ºF

Datos

ρl = 61,38 lbm/ft3 cp= 1,00 btu/lbm°f μl=1.129

...