Conveccion Forzada.docx

FUNDACION UNIVERSITARIA TECNOLOGICO COMFENALCO INGENIERIA DE PROCESOS SEMESTRE: 7

SECCION: 1

PLAN LECTOR

PRESENTADO POR: YULISSA SALGADO PEREZ MIKELL OLIVEROS HERNANDEZ DONALDO PLATA MARQUEZ

PROFESOR: SEGUNDO POSADA

MODULO: DISEÑO DE MAQUINAS Y EQUIPOS TERMICOS

AÑO: 2018

RESUMEN – En primera instancia habría que recordar que un flujo externo es aquel que permite la producción de una capa límite sin restricciones, llegando a ser incluso un flujo desarrollado.

Por el contrario, en flujo interno tal como el flujo en una tubería, el fluido está confinado por una superficie, por lo tanto, la capa límite no puede producirse sin quedar restringida.

Como la velocidad varía sobre la sección transversal y no existe un flujo libre bien definido, es necesario trabajar con una velocidad media 𝑉𝑚 cuando se trata de flujo interno. 𝑚 = 𝜌. 𝑉𝑚 . 𝐴𝑐 Así como la ausencia de una velocidad de flujo libre requiere el uso de una velocidad media, la ausencia de una temperatura fija de flujo libre implica una temperatura media. 𝑇𝑚 =

𝑇𝑚𝑒 + 𝑇𝑚𝑠 2

Entonces, realizando un balance de energía sobre el fluido, la transferencia de calor se puede expresar como: 𝑄 = 𝑚. 𝐶𝑝 . (𝑇𝑚𝑒 − 𝑇𝑚𝑠 )

Ahora bien, los flujos internos tienen ciertas características o condiciones definidas, las cuales se conocen o son catalogadas como: Capa limite hidrodinámica y la capa limite térmica.

 Capa limite hidrodinámica:

Longitud hidrodinámica de entrada 𝒙𝒄𝒅,𝒉  capa limite térmica:

Ahora bien, las características del flujo laminar son particulares y están mostradas en el esquema.

El flujo en un tubo tiene unas características definidas, que usualmente suelen reconocerse por el patrón o cálculo del número de Reynolds.

Y la obtención de estos datos denotan netamente de las siguientes formulas del patrón físico de los conductos.

𝒙𝒄𝒅,𝒉 = 𝟏𝟎. 𝑫

Teniendo en cuenta esto, las correlaciones para conductos circulares y no circulares son totalmente diferentes, y nos muestran características particulares para cada flujo.  Conducto circular:

Flujo laminar

Flujo turbulento

 Conducto no circular:

Con respecto a tuberías con anillos concéntricos, el número de Nusselt toma un papel fundamental, y es la base de los cálculos y características físicas de este apartado: 𝑞𝑖 = ℎ𝑖 . 𝐴𝑖 . (𝑇𝑠𝑖 − 𝑇𝑚 ) 𝑞𝑜 = ℎ𝑜 . 𝐴𝑜 . (𝑇𝑠𝑜 − 𝑇𝑚 ) 𝑁𝑢𝑖 =

ℎ𝑖 . 𝐷ℎ 𝐾𝑓

Los valores del número de Nusselt están descritos en la siguiente tabla de datos, y con esto se logra obtener la formula final, todo esto para flujo laminar:

𝐷ℎ =

4. (𝜋⁄4)(𝐷𝑜 2 − 𝐷𝑖 2 ) = 𝐷𝑜 − 𝐷𝑖 𝜋. 𝐷0 + 𝜋. 𝐷𝑖

𝑁𝑢𝑜 =

ℎ𝑜 . 𝐷ℎ 𝐾𝑓

1. Porque los líquidos suelen transportarse en tubos circulares. Respuesta. Se usan tuberías circulares generalmente para transportar fluidos, porque hay menor fricción y por lo tanto menor caída de presión y mayor transferencia de calor.

2. Que es el diámetro hidráulico. Como se define. Respuesta. El diámetro hidráulico es una dimensión característica, función de la dinámica de flujo, y es la razón entre el área transversal del conducto o tubería y el perímetro mojado, multiplicado por cuatro. La notación de esta dimensión está dada por El diámetro hidráulico, Dh, es comúnmente utilizado cuando se manejan fluidos en canales y tubos no circulares. Utilizando este término se puede calcular muchas otras aplicaciones de la misma forma como si fuera una tubería de sección circular. Definición:

Donde A es el área transversal del tubo y U es el perímetro mojado. Para un tubo circular, esto queda como:

3. Como se define la longitud de la entrada hidrodinámica para el flujo en un tubo. Respuesta. La longitud hidrodinámica de entrada LH se define como la distancia que debe recorrer el fluido para que el coeficiente de rozamiento λ disminuya a menos del 5% de su valor totalmente desarrollado. 4. Cuál es el significado físico del número de unidades de transferencia NTU. Respuesta. Se usa para determinar las temperaturas finales de los fluidos de trabajo cuando se conoce la superficie de intercambio. Y se basa en la determinación de dos números adimensionales y a partir de ellos mediante una gráfica o un ábaco determinar un tercero con el que podrán calcularse las temperaturas de salida. 5. Como se define la longitud de la entrada térmica para el flujo en un tubo. Respuesta. La longitud térmica de entrada LT que se define como la distancia necesaria para que el número de Nusselt decrezca a menos del 5% de su valor totalmente desarrollado.