8/12/2019 Conveccin Externa Forzada en Placas Planas

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Catherine Centanaro

Transferencia de Calor

In gen ie ra Qumic a

Universid ad De Cartagena

Julio 10 de 2014

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Es aquel mecanismo de transferencia de calor entre una superficie y un movimiento que fluye alrededor de la misma, el cual es forzado a circular aalgn equipo donde se hace variar la presin del fluido de trabajo.

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Los campos de flujo y las configuraciones geomtricas para la mayor pproblemas de flujo externo son demasiado complicados para seranalticamente, y por tanto se emplean correlaciones basadas experimentales.

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La velocidad del fluido en relacin con un cuerpo solido sumergido, suficientemde este (fuera de la capa limite) se llama velocidad de la corriente libre. Se tomvelocidad de corriente arriba, V (Velocidad de aproximacin, uniforme y estacion

Es casi exacta para cuerpos muy delgados, pero no para cuerpos redondos o ro

V=0 hasta V

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La fuerza en la direccin del flujo que ejerce un fluido cuando se desplaza sobllama arrastre.

Un fluido en reposo solo ejerce fuerzas perpendiculares de presin sobre la supesumergido en el.

Un fluido en movimiento ejerce al igual fuerzas cortantes tangenciales sobre la sula condicin de no deslizamiento causada por los efectos viscosos.

Sustentacin:

Suma de los com pon entes de presin y fuerzas cortantes.

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Paralela al flujo: Fuerza cortante

Perpendicular al flujo: Presin

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FD, velocidad corriente arriba: V, tamao, forma, orientacin del cuerpo,

Coeficiente de arrastre:

12 V

A: rea frontal (Cilindro), rea superficial (Flujo paralelo sobre placas planassuperficies delgadas)

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, + ,

Para flujo paralelo sobre una placa plana:

, 0

,

: .

, 0

, V

2

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(, ,Pr)

(,Pr)

C: Configuracin geomtrica y del flujo.

Temperatu ra de pelcu la:

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Contando con relaciones para los coeficientes de friccin y de conveccin ldeterminan:

,

( )

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La transicin de flujo laminar hacia turbulento depende de la configuracin geo

la superficie, aspereza, velocidad corriente arriba, temperatura superficial, tipetc.

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Transicin de flujo laminar a turbulento: 1 1 0

Se vuelve completamente turbulento: 3 1 0

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5 1 0

Aspereza superficial

Nivel de turbulencia

Variacin de la presin a lo largo de la superficie

10 3 1 0

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Espesor de la capa limite y Coeficiente de friccin local

Laminar: v,x .x

R

y C,x .

R

5 1 0

Turbulento: v,x .x

R

y C,x

R

5 1 0 10

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Coeficiente de friccin promedio

Laminar:C .R

5 1 0

Turbulento: C

R

5 1 0 10

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Para regin laminar: 0 y regin turbulenta:

( , + ,

)

Tomando como 5 1 0

C .

R

5 1 0 10

Para esta relacin las constantes son diferentes para nmeros de Reynolds crticos

Basado en la suposicin de superficies lisas y flujo libre sin turbulencia.

Flujo laminar: Numero de Reynolds

Flujo turbulento: Aspereza de la superficie

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Numero de Nusselt local

Laminar: Nux

0.332

. > 0.6

Turbulento:

0.0296.

0.6 60, 5 10 10

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Numero de Nusselt promedio

Laminar:

0.664

. 5 1 0

Turbulento:

0.037

. 0.6 60, 5 10 1

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( +

)

Tomando como 5 1 0

(0.037

. 871) 0.6 60, 5 10 10

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Prandtl muy pequeos, la capa limite trmica se desarrolla con mucha mayque la de velocidad.

0.3387

/

1 + 0.0468

/

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Para una seccin no calentada de longitud no existe transferencia de calo0

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Numero de Nusselts locales (Mtodo de solucin integrales, KaysCrazford, 1994)

Laminar: ( =)

;

/ .

.

;

/

Turbulento: ( =)

;

/ ..

;

/

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Coeficientes de conveccin promedio (Thomas, 1977)

Laminar: (;

)

;

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Numero de Nusselt local

Laminar: Nux 0.453.

Turbulento: 0.0308.

+

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Cengel, Yunus A., Transferencia de Calor, 3 Edicin, MwGraw-Hill/InterEditores S. A., Mxico-D.F. 2007