Ejercicios transferencia de calor 2: escurrimiento de tubos
sebiriosrs
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Sep 20, 2025
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About This Presentation
Compilado ejercicios transferencia de calor
Slide Content
Transferencia de calor
Práctica 10:
Escurrimiento externo
e interno en tubos
Semestre 2 -2022
Bastián González:[email protected]
Ignacio Muñoz:[email protected]
María Paz: Parra:[email protected]
Práctica 10:
Escurrimiento externo
e interno en tubos
Semestre 2 -2022
Bastián González:[email protected]
Ignacio Muñoz:[email protected]
María Paz: Parra:[email protected]
Problema 1
Paraaumentarlatransferenciadecalorentredoscorrientesdeaire
quecirculanporcanalesrectangularesseproponeinstalar,atravésde
laparedquelosdelimita,unaaletadealuminiocilíndricade100????????????
delargoy5????????????dediámetroypuntaadiabática.Seinstalaestaaleta
hastaunaprofundidad�haciadentrodelcanaldeairefrío.Elairefrío
seencuentraa10°�ycirculaaunavelocidadpromediode10??????/�,
mientrasqueelairecalienteseencuentraa40°�ycirculaa3??????/�
Paraaumentarlatransferenciadecalorentredoscorrientesdeaire
quecirculanporcanalesrectangularesseproponeinstalar,atravésde
laparedquelosdelimita,unaaletadealuminiocilíndricade100????????????
delargoy5????????????dediámetroypuntaadiabática.Seinstalaestaaleta
hastaunaprofundidad�haciadentrodelcanaldeairefrío.Elairefrío
seencuentraa10°�ycirculaaunavelocidadpromediode10??????/�,
mientrasqueelairecalienteseencuentraa40°�ycirculaa3??????/�
Problema 1.a
Determinarelflujodecalordelairecalientealfriopormediodela
aletaenfuncióndelalongitud�señalada.Calcularelcalortransferido
entreambascorrientespara�=50????????????
Determinarelflujodecalordelairecalientealfriopormediodela
aletaenfuncióndelalongitud�señalada.Calcularelcalortransferido
entreambascorrientespara�=50????????????
Problema 1.a
Elproblemaconsisteenestudiaruna
aletainmersaentredoscorrientesde
aireparadeterminarsuefectoenla
transferenciadecalor
�=100????????????,�=5????????????,
�
∞1=10°�,�
1=10
??????
�
,
�
∞2=40°�,�
2=3
??????
�
Elproblemaconsisteenestudiaruna
aletainmersaentredoscorrientesde
aireparadeterminarsuefectoenla
transferenciadecalor
�=100????????????,�=5????????????,
�
∞1=10°�,�
1=10
??????
�
,
�
∞2=40°�,�
2=3
??????
�
Problema 1.a
Serealizanlassiguientessuposiciones:
•Estadoestacionario
•Velocidaduniformeyconstanteparaambascorrientes
•Canalrectangularaisladotérmicamente,todalatransferenciadecalor
entrelascorrientesdeaireocurrepormediodelaaleta
•Paraefectosdelcálculodetemperaturadefilm,seconsideraquela
temperaturadelaaletaesigualalatemperaturapromedioentreambos
fluidos(25°�),deestaforma,seobtienendostemperaturasdefilm:
17.5°�y32.5°�
Serealizanlassiguientessuposiciones:
•Estadoestacionario
•Velocidaduniformeyconstanteparaambascorrientes
•Canalrectangularaisladotérmicamente,todalatransferenciadecalor
entrelascorrientesdeaireocurrepormediodelaaleta
•Paraefectosdelcálculodetemperaturadefilm,seconsideraquela
temperaturadelaaletaesigualalatemperaturapromedioentreambos
fluidos(25°�),deestaforma,seobtienendostemperaturasdefilm:
17.5°�y32.5°�
Problema 1.a
Dadoqueserequierecalcularlaspropiedadesdelaireenambas
corrientesyparalatemperaturadefilm,seconsideranlassiguientes
propiedadesfísicasparaeste:
Nohaygranvariaciónenlaspropiedadesfísicas
�[°�] �
??????�
??????
3
�
??????
�
??????�⋅??????
??????
??????
??????⋅??????
??????⋅10
5
[��⋅�]
��
10 1.246 1006 0.02439 1.778 0.7336
17.5 1.204 1007 0.02514 1.825 0.7309
32.5 1.145 1007 0.02625 1.895 0.7268
40 1.127 1007 0.02662 1.918 0.7255
Dadoqueserequierecalcularlaspropiedadesdelaireenambas
corrientesyparalatemperaturadefilm,seconsideranlassiguientes
propiedadesfísicasparaeste:
Nohaygranvariaciónenlaspropiedadesfísicas
�[°�] �
??????�
??????
3
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??????
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??????
??????
??????⋅??????
??????⋅10
5
[��⋅�]
��
10 1.246 1006 0.02439 1.778 0.7336
17.5 1.204 1007 0.02514 1.825 0.7309
32.5 1.145 1007 0.02625 1.895 0.7268
40 1.127 1007 0.02662 1.918 0.7255
Problema 1.a
Porsuparte,paraelaluminiosetienenlassiguientespropiedades
físicasconstantes:
�
�=2770
??????�
??????
3
,??????
�=177
??????
??????⋅�
Porsuparte,paraelaluminiosetienenlassiguientespropiedades
físicasconstantes:
�
�=2770
??????�
??????
3
,??????
�=177
??????
??????⋅�
Problema 1.a
Paraanalizarelflujodecalor,puederealizarseunbalancedeenergía
paralaaletainstalada,resultandoen
ሶ�
��=ሶ�
??????�−ሶ�
���+ሶ�
??????−ሶ�
����,
dondeሶ�
��=ሶ�
??????��=ሶ�
����=0??????.Porsuparte,lostérminosde
entradaysalidadelsistemaestándadosúnicamenteporla
transferenciaporconvecciónconlascorrientesdeaire.Así,
ሶ�
??????�=ሶ�
���⟺ ሶ�
2=ሶ�
1
Paraanalizarelflujodecalor,puederealizarseunbalancedeenergía
paralaaletainstalada,resultandoen
ሶ�
��=ሶ�
??????�−ሶ�
���+ሶ�
??????−ሶ�
����,
dondeሶ�
��=ሶ�
??????��=ሶ�
����=0??????.Porsuparte,lostérminosde
entradaysalidadelsistemaestándadosúnicamenteporla
transferenciaporconvecciónconlascorrientesdeaire.Así,
ሶ�
??????�=ሶ�
���⟺ ሶ�
2=ሶ�
1
Problema 1.a
Deestaforma,elproblemapuededividirseendosdiferentesaletas
imbuidasencorrientesdeaireadiferentestemperaturasysujetasala
mismabase.
Esposibleconsiderartantolacondicióndefronteradealetaadiabática
ensuextremocomodeconvecciónensuextremo.Paralaprimera
condición,puedeasumirsequetodalatransferenciadecalorocurrea
lolargodelaaleta,dejandosuextremosinungradientede
temperaturaconelaire
Deestaforma,elproblemapuededividirseendosdiferentesaletas
imbuidasencorrientesdeaireadiferentestemperaturasysujetasala
mismabase.
Esposibleconsiderartantolacondicióndefronteradealetaadiabática
ensuextremocomodeconvecciónensuextremo.Paralaprimera
condición,puedeasumirsequetodalatransferenciadecalorocurrea
lolargodelaaleta,dejandosuextremosinungradientede
temperaturaconelaire
Problema 1.a
Así,losflujosdecalorpuedenmodelarsesegún
ሶ�
??????=ℎ
??????????????????
�??????�
�??????−�
∞??????tanh(??????
??????�
??????),
??????=��,??????=
��
2
4
,??????
??????=
4ℎ
??????
??????
��
Expresiónmássimpleyfácildetrabajarquealconsiderarconvección
enlapunta
Así,losflujosdecalorpuedenmodelarsesegún
ሶ�
??????=ℎ
??????????????????
�??????�
�??????−�
∞??????tanh(??????
??????�
??????),
??????=��,??????=
��
2
4
,??????
??????=
4ℎ
??????
??????
��
Expresiónmássimpleyfácildetrabajarquealconsiderarconvección
enlapunta
Problema 1.a
Setieneque:
•�
1=�,�
2=�−�
•�
�1=�
�2=�
�,puesambosladosdelaaletaconvergenalamisma
superficie
Setieneque:
•�
1=�,�
2=�−�
•�
�1=�
�2=�
�,puesambosladosdelaaletaconvergenalamisma
superficie
Problema 1.a
Deestaforma,losflujosdecaloratravésdecadaladodelaaleta
estarándadospor:
ሶ�
1=ℎ
1??????
��
��
2
�
�−�
∞1tanh�
4ℎ
1
??????
��
ሶ�
2=−ℎ
2??????
��
��
2
�
∞2−�
�tanh(�−�)
4ℎ
2
??????
��
Deestaforma,losflujosdecaloratravésdecadaladodelaaleta
estarándadospor:
ሶ�
1=ℎ
1??????
��
��
2
�
�−�
∞1tanh�
4ℎ
1
??????
��
ሶ�
2=−ℎ
2??????
��
��
2
�
∞2−�
�tanh(�−�)
4ℎ
2
??????
��
Problema 1.a
Puedeversequeserequiereconocerloscoeficientesdetransferencia
decalorporconvecciónparacadacorrientedeaire,paraesto,seutiliza
lateoríadeflujoexternoparaunflujoquecirculaatravésdeun
cilindro,talcomoloeslaaletaanalizada.Enprimerlugar,sedetermina
elnúmerodeReynoldsparacadacorrientecomo
��
1=
�
1�
1�
??????
1
=3299,��
2=
�
2�
2�
??????
2
=906
Puedeversequeserequiereconocerloscoeficientesdetransferencia
decalorporconvecciónparacadacorrientedeaire,paraesto,seutiliza
lateoríadeflujoexternoparaunflujoquecirculaatravésdeun
cilindro,talcomoloeslaaletaanalizada.Enprimerlugar,sedetermina
elnúmerodeReynoldsparacadacorrientecomo
��
1=
�
1�
1�
??????
1
=3299,��
2=
�
2�
2�
??????
2
=906
Problema 1.a
Luego,paraunflujosobrecilindros,puedeutilizarselacorrelaciónde
Churchill-Bernstein,dadapor
??????�
??????=
ℎ
??????�
??????
??????
=0.3+
0.62��
1/2
Pr
1/3
1+0.4/��
2/31/4
1+
��
282000
5/8
4/5
Válidapara��
??????��
??????>0.2
Luego,paraunflujosobrecilindros,puedeutilizarselacorrelaciónde
Churchill-Bernstein,dadapor
??????�
??????=
ℎ
??????�
??????
??????
=0.3+
0.62��
1/2
Pr
1/3
1+0.4/��
2/31/4
1+
��
282000
5/8
4/5
Válidapara��
??????��
??????>0.2
Problema 1.a
Seevalúanlaspropiedadesfísicasalatemperaturadefilmsegúnseael
caso.Deestaforma,seobtienenloscoeficientesdetransferenciade
calorporconvecciónparacadacorriente:
??????�
1=29.9,??????�
2=15.4
⟺ℎ
1=150.4
??????
??????
2
�
,ℎ
2=80.8
??????
??????
2
�
Seevalúanlaspropiedadesfísicasalatemperaturadefilmsegúnseael
caso.Deestaforma,seobtienenloscoeficientesdetransferenciade
calorporconvecciónparacadacorriente:
??????�
1=29.9,??????�
2=15.4
⟺ℎ
1=150.4
??????
??????
2
�
,ℎ
2=80.8
??????
??????
2
�
Problema 1.a
Restaconocer�
�,lacualpuedeconocersedelbalancedeenergíatal
que
ሶ�
1=ሶ�
2
⟺ ℎ
1�
�−�
∞1tanh�
4ℎ
1
??????
��
=ℎ
2�
∞2−�
�tanh(�−�)
4ℎ
2
??????
��
Restaconocer�
�,lacualpuedeconocersedelbalancedeenergíatal
que
ሶ�
1=ሶ�
2
⟺ ℎ
1�
�−�
∞1tanh�
4ℎ
1
??????
��
=ℎ
2�
∞2−�
�tanh(�−�)
4ℎ
2
??????
��
Problema 1.a
Despejando�
�,seobtiene:
�
�=
�
∞1ℎ
1tanh(??????
1�)+�
∞2ℎ
2tanh[??????
2�−�]
ℎ
1tanh(??????
1�)+ℎ
2tanh[??????
2�−�]
Así
�=50????????????⟹�
�=21.6°�
Despejando�
�,seobtiene:
�
�=
�
∞1ℎ
1tanh(??????
1�)+�
∞2ℎ
2tanh[??????
2�−�]
ℎ
1tanh(??????
1�)+ℎ
2tanh[??????
2�−�]
Así
�=50????????????⟹�
�=21.6°�
Problema 1.a
Finalmente
ሶ�=ሶ�
�=ሶ�
�=�.���??????
Finalmente
ሶ�=ሶ�
�=ሶ�
�=�.���??????
Problema 1.b
Realizarunesquemadelatransferenciadecalorentrelascorrientesen
contralalongitud�,concluiralrespecto
Realizarunesquemadelatransferenciadecalorentrelascorrientesen
contralalongitud�,concluiralrespecto
Problema 1.b
Realizandoestecálculoadiferentesvaloresde�,seobtiene
Realizandoestecálculoadiferentesvaloresde�,seobtiene
Problema 1.b
Seaprecialaexistenciadeuna
longitud�óptimaparala
transferenciadecalor
Estaseobtienecomo
�ሶ�
��
ቚ
�0
=0
⟹�
0=42.3????????????,
�
���=0.921??????
Seaprecialaexistenciadeuna
longitud�óptimaparala
transferenciadecalor
Estaseobtienecomo
�ሶ�
��
ቚ
�0
=0
⟹�
0=42.3????????????,
�
���=0.921??????
Problema 1.b
Notarque�
0<�/2,indicando
quelacorriente2(deaire
caliente)requieredeunamayor
áreadetransferenciadecalor,
dadosumenorcoeficiente
convectivo
Notarque�
0<�/2,indicando
quelacorriente2(deaire
caliente)requieredeunamayor
áreadetransferenciadecalor,
dadosumenorcoeficiente
convectivo
Problema 2
SebuscaenfriarunacorrientecalientedeNH
3provenientedeun
procesodetratamientodeaguasácidas.Paralograresto,seintroduce
unacorrientedeestecompuesto,a85°C,alostubosdeun
intercambiadordecalor.Esteequipoconstade48tubosdediámetro
nominalde4’’dispuestosalternadamenteen8filas,talcomose
muestraenlafigura.Fueradeestostubos,porlacarcasadel
intercambiador,circulaaguadeenfriamientoendirección
perpendicularalostubosaunarapidezpromediode0.5m/s,esta
ingresaa20°Calequipo.ElNH
3circulaaunavelocidadpromediode2
m/sysebuscaenfriarhastaunos45°C.Puededespreciarsela
resistenciaalaconduccióndelapareddelostubos
SebuscaenfriarunacorrientecalientedeNH
3provenientedeun
procesodetratamientodeaguasácidas.Paralograresto,seintroduce
unacorrientedeestecompuesto,a85°C,alostubosdeun
intercambiadordecalor.Esteequipoconstade48tubosdediámetro
nominalde4’’dispuestosalternadamenteen8filas,talcomose
muestraenlafigura.Fueradeestostubos,porlacarcasadel
intercambiador,circulaaguadeenfriamientoendirección
perpendicularalostubosaunarapidezpromediode0.5m/s,esta
ingresaa20°Calequipo.ElNH
3circulaaunavelocidadpromediode2
m/sysebuscaenfriarhastaunos45°C.Puededespreciarsela
resistenciaalaconduccióndelapareddelostubos
Problema 2
Considerando lo anterior:
Considerando lo anterior:
Problema 2.a
Encuantoaldiseñodelosintercambiadoresdecalor,algunos
parámetrosdeinteréssonelcalortotaltransferidoalolargodel
procesoylapérdidadecargaenelladodelacarcasa,determinarel
valordeestosutilizandolateoríadeflujoexterno
Encuantoaldiseñodelosintercambiadoresdecalor,algunos
parámetrosdeinteréssonelcalortotaltransferidoalolargodel
procesoylapérdidadecargaenelladodelacarcasa,determinarel
valordeestosutilizandolateoríadeflujoexterno
Problema 2.a
Setiene
�
??????=�
??????=20�??????,�=5??????,
??????
??????=48,??????
??????=6,�
�=0.5
??????
�
,
�
�1=20°�
Setiene
�
??????=�
??????=20�??????,�=5??????,
??????
??????=48,??????
??????=6,�
�=0.5
??????
�
,
�
�1=20°�
Problema 2.a
Serealizanlassiguientessuposiciones:
•Estadoestacionario
•Temperatura constante para los tubos e igual a la temperatura promedio
del amoniaco, 65°C
Serealizanlassiguientessuposiciones:
•Estadoestacionario
•Temperatura constante para los tubos e igual a la temperatura promedio
del amoniaco, 65°C
Problema 2.a
Laspropiedadesfísicasdelaguaseevalúanaunatemperatura
estimativade30°C,puesnoseconocesutemperaturadesalida.Por
otrolado,paraelamoniacoestaspropiedadesseevalúana65°C.Así:
��[°�] �
??????�
??????
3
�
??????
�
??????�⋅??????
??????
??????
??????⋅??????
??????⋅10
5
[��⋅�] ��
�30 998 4178 0.615 100.2 7.01
?????? 65 23.26 4348 0.0355 1.213 1.499
Laspropiedadesfísicasdelaguaseevalúanaunatemperatura
estimativade30°C,puesnoseconocesutemperaturadesalida.Por
otrolado,paraelamoniacoestaspropiedadesseevalúana65°C.Así:
��[°�] �
??????�
??????
3
�
??????
�
??????�⋅??????
??????
??????
??????⋅??????
??????⋅10
5
[��⋅�] ��
�30 998 4178 0.615 100.2 7.01
?????? 65 23.26 4348 0.0355 1.213 1.499
Problema 2.a
Paraundiámetronominalde4”,setiene
??????
�=114.3????????????,??????
??????=102.3????????????
Paraundiámetronominalde4”,setiene
??????
�=114.3????????????,??????
??????=102.3????????????
Problema 2.a
Lavariacióndetemperaturaenelaguaalolargodelintercambiadorde
calorsemodelasegún
�
�−�
�??????
�
�−�
�1
=exp−
??????ℎ
�
ሶ??????መ�
�,�
??????,
donde??????representaelperímetrodetransferenciadecalorconlos
tubosquetransportanamoniaco
Lavariacióndetemperaturaenelaguaalolargodelintercambiadorde
calorsemodelasegún
�
�−�
�??????
�
�−�
�1
=exp−
??????ℎ
�
ሶ??????መ�
�,�
??????,
donde??????representaelperímetrodetransferenciadecalorconlos
tubosquetransportanamoniaco
Problema 2.a
Paralalongituddesalidadelintercambiador,??????=�y
????????????=??????�=??????
�,�
�??????=�
��=�
�2
⟹
�
�−�
�2
�
�−�
�1
=exp−
ℎ
�??????
�
ሶ??????መ�
�,�
,
siendo??????
�=??????
??????�??????
��=86.18??????
2
eláreatotaldetransferenciaentre
ambascorrientes
Paralalongituddesalidadelintercambiador,??????=�y
????????????=??????�=??????
�,�
�??????=�
��=�
�2
⟹
�
�−�
�2
�
�−�
�1
=exp−
ℎ
�??????
�
ሶ??????መ�
�,�
,
siendo??????
�=??????
??????�??????
��=86.18??????
2
eláreatotaldetransferenciaentre
ambascorrientes
Problema 2.a
Luego,
ሶ??????መ�
�,�=
−ℎ
�??????
�
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
Comoሶ�=ሶ??????መ�
��
�2−�
�1,
ሶ�=−ℎ
�??????
�
�
�2−�
�1
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
=ℎ
�??????
�
�
�−�
�2−�
2−�
�1
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
Luego,
ሶ??????መ�
�,�=
−ℎ
�??????
�
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
Comoሶ�=ሶ??????መ�
��
�2−�
�1,
ሶ�=−ℎ
�??????
�
�
�2−�
�1
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
=ℎ
�??????
�
�
�−�
�2−�
2−�
�1
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
Problema 2.a
Definiéndoseasí
ሶ�=ℎ
�??????
�Δ�
��,ΔT
��=
�
�−�
�2−�
2−�
�1
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
Paradeterminaresteflujodecalorestaconocer�
�2yℎ
�
Definiéndoseasí
ሶ�=ℎ
�??????
�Δ�
��,ΔT
��=
�
�−�
�2−�
2−�
�1
ln
�
�−�
�2
�
�−�
�1
Paradeterminaresteflujodecalorestaconocer�
�2yℎ
�
Problema 2.a
Paracaracterizarlaconvecciónexterna,sedeterminaenprimerlugarel
númerodeReynolds,
��
�=
�
��
�,���??????
�
??????
�
Paracaracterizarlaconvecciónexterna,sedeterminaenprimerlugarel
númerodeReynolds,
��
�=
�
��
�,���??????
�
??????
�
Problema 2.a
Lavelocidadmáximapuedeobtenersede
laecuacióndecontinuidadparaelagua,
talque
�
��
�??????
1=�
��
�,���??????
�??????�
⟺�
�,���=�
�
??????
1
??????
�??????�
,
??????
1=�
??????�,??????
�??????�=min??????
??????,??????
??????
Lavelocidadmáximapuedeobtenersede
laecuacióndecontinuidadparaelagua,
talque
�
��
�??????
1=�
��
�,���??????
�??????�
⟺�
�,���=�
�
??????
1
??????
�??????�
,
??????
1=�
??????�,??????
�??????�=min??????
??????,??????
??????
Problema 2.a
Donde
�
??????=�
??????
2
+
�
??????
2
2
.
Así,
�
�,���=1.17
??????
�
⟺��
�=132840
Donde
�
??????=�
??????
2
+
�
??????
2
2
.
Así,
�
�,���=1.17
??????
�
⟺��
�=132840
Problema 2.a
Así,seutiliza
??????�
�=0.27���
�
0.63
��
�
0.36
��
�
��
�,�
0.25
,
válidopara
1000<��
�<2⋅10
5
,0.7<��
�<500.
Teniéndoseque��
�,�=��
�ȁ
????????????
=2.75
Así,seutiliza
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=2.75
Problema 2.a
Para ??????
??????=8columnas de tubos, se tiene que
�=0.967
Para ??????
??????=8columnas de tubos, se tiene que
�=0.967
Problema 2.a
Así,
??????�
�=
ℎ
�??????
�
??????
�
=1022⟺ℎ
�=5498
??????
??????
2
�
Yaconocidoelcoeficienteconvectivo,restadeterminarlatemperatura
desalidadelagua,dada,delbalancedeenergía,por
�
�2=�
�−�
�−�
�1exp−
??????
�ℎ
�
ሶ??????
�
መ�
�,�
Así,
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desalidadelagua,dada,delbalancedeenergía,por
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Problema 2.a
El flujo másico se obtiene según
ሶ??????=�
��
�??????
??????,
siendo??????
??????eláreatransversalatravésde
dondecirculaelaguadeentrada
Considerando la configuración de tubos,
el área de entrada para el agua será 6�
??????�
El flujo másico se obtiene según
ሶ??????=�
��
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??????,
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??????eláreatransversalatravésde
dondecirculaelaguadeentrada
Considerando la configuración de tubos,
el área de entrada para el agua será 6�
??????�
Problema 2.a
Así,
ሶ??????=�
��
�6�
??????�.
Reemplazandoenlaexpresiónparalatemperaturadesalidadelagua,
seobtiene
�
�2=21.7°�
Estodemuestraqueelconsiderarunatemperaturamediadelaguade
30°Cesunasobreestimación.Serecomiendarealizarunasegunda
iteraciónutilizandolaspropiedadesdelaguaa
�
�=
�
�1+�
�2
2
=20.9°�
Así,
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��
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seobtiene
�
�2=21.7°�
Estodemuestraqueelconsiderarunatemperaturamediadelaguade
30°Cesunasobreestimación.Serecomiendarealizarunasegunda
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2
=20.9°�
Problema 2.a
Continuando con esta primera iteración, el calor intercambiado será
ሶ�=ℎ
�??????
�Δ�
��⟺ ሶ�=��.�????????????
Continuando con esta primera iteración, el calor intercambiado será
ሶ�=ℎ
�??????
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Problema 2.a
Lacaídadepresiónenelladodelacarcasaestádadapor
Δ�
�=6�??????
�
��
�,���
2
2
,
dondelosfactoresdefricción,�,ydecorrección,??????,sedeterminan
gráficamente
Lacaídadepresiónenelladodelacarcasaestádadapor
Δ�
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�
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2
2
,
dondelosfactoresdefricción,�,ydecorrección,??????,sedeterminan
gráficamente
Problema 2.a
Figura7-27
Figura7-27
Problema 2.a
��
??????,���≈132000,
�
??????=�
??????=
�
??????
??????
�
=0.175
⟹�=0.18,??????=1.1
Finalmente,
??????�
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=0.175
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Finalmente,
??????�
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Problema 2.b
Determinarelcoeficientedetransferenciadecalorporconvecciónpara
elamoniacocirculandoporlostubos,juntoconlacaídadepresiónen
estos
Determinarelcoeficientedetransferenciadecalorporconvecciónpara
elamoniacocirculandoporlostubos,juntoconlacaídadepresiónen
estos
Problema 2.b
Paraelflujointerno,secalculaelnúmerodeReynolds
��
�=
�
��
�??????
??????
??????
�
=392333>10000,
teniéndoseflujoturbulento,porloquenoesnecesariocomprobarla
longituddeentradaparaestablecerflujototalmentedesarrollado
Paraelflujointerno,secalculaelnúmerodeReynolds
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??????
??????
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=392333>10000,
teniéndoseflujoturbulento,porloquenoesnecesariocomprobarla
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Problema 2.b
Así,delateoríadeflujointernosetiene
??????�
�=
ൗ
�
??????
8
��
�−1000P�
a
1+12.7ൗ
�
??????
8
0.5
P�
a
2/3
−1
,
válidopara0.5<��<2000,3000<��<5⋅10
6
ydonde
�
??????=0.790ln��
�−1.64
−2
Así,delateoríadeflujointernosetiene
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�
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−2
Problema 2.b
Así
??????�
�=
ℎ
�??????
??????
??????
�
=866⟺�
??????=���
??????
??????
�
??????
Así
??????�
�=
ℎ
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??????
??????
�
=866⟺�
??????=���
??????
??????
�
??????
Problema 2.b
Tantoparaflujolaminarcomoturbulento,lacaídadepresióninternase
calculacomo
ΔP
i=f
i
�
??????
??????
�
��
�
2
2
⟺??????�
�=�.����??????�??????
Tantoparaflujolaminarcomoturbulento,lacaídadepresióninternase
calculacomo
ΔP
i=f
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??????
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�
��
�
2
2
⟺??????�
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Actividad10:Escurrimientoexternoeinterno
entubos
Sevaacalentaraguaa15°Chastaquelleguea65°Calpasarlasobreunhazdevarillascalentadoras
deresistenciade4mdelargoycmdediámetromantenidasa90°C.Elaguaseaproximaalhazde
varillascalentadorasenladirecciónperpendicularaunavelocidadmediade0.8m/s.Lasvarillasse
encuentrandispuestasenformaalineadaconpasoslongitudinalytransversaldeSL=4cmyST=3
cm.DetermineelnúmeroNLdefilasdevarillasenladireccióndelflujonecesarioparalograrla
elevacióndetemperaturaindicada
entubos
Sevaacalentaraguaa15°Chastaquelleguea65°Calpasarlasobreunhazdevarillascalentadoras
deresistenciade4mdelargoycmdediámetromantenidasa90°C.Elaguaseaproximaalhazde
varillascalentadorasenladirecciónperpendicularaunavelocidadmediade0.8m/s.Lasvarillasse
encuentrandispuestasenformaalineadaconpasoslongitudinalytransversaldeSL=4cmyST=3
cm.DetermineelnúmeroNLdefilasdevarillasenladireccióndelflujonecesarioparalograrla
elevacióndetemperaturaindicada
Transferencia de calor
Práctica 10:
Escurrimiento externo
e interno en tubos
Semestre 2 -2022
Bastián González:[email protected]
Ignacio Muñoz:[email protected]
María Paz: Parra:[email protected]
Práctica 10:
Escurrimiento externo
e interno en tubos
Semestre 2 -2022
Bastián González:[email protected]
Ignacio Muñoz:[email protected]
María Paz: Parra:[email protected]
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