Universidad Autónoma del Estado de México Facultad de Ingeniería Ingeniería Mecánica

Diseño de equipo térmico 19/03/2015 Oscar Bernardino Lorenzo No. de cuenta: 1120808 Edgar Montes de Oca Contreras No. de cuenta: 0712615

EJERCICIO TRANSFERENCIA DE CALOR

Se hace circular agua a 95°C por un tubo de cobre de calibre 16 de 1plg,

con una velocidad de 0.6 m/s. La superficie exterior expuesta al aire está a

20°C, con un coeficiente de transferencia de calor superficial de

8.5W/m2°C. Determinar la pérdida de calor de 1m lineal de tubo.

propiedades agua a 95 °C datos

ρ1 961.5kg

m3

⋅:=v 0.6

m

s⋅:=

Di 2.210 102−

⋅ m⋅:=

k1 0.677W

m K⋅⋅:=

Dex 2.54 102−

⋅ m⋅:=

Tex 95 C⋅:=υ1 0.297 10

3−⋅

kg

m s⋅⋅:=

Tw 20 C⋅:=

Pr1 1.85:=kcobre 8.5

W

m2K⋅

⋅:=

con lo que:

Rev ρ1⋅ Di⋅

υ14.293 10

4×=:=

Al ser mayor que 2300, el regimen es turbulento entonces 104<Re<106 y se

supone que |ts-tb|<6°C se aplica la correlacion:

Nu1 0.023 Re0.8

⋅ Pr10.3

⋅ 140.627=:=

hiNu1 k1⋅

Di4.308 10

3×

kg

K s3

⋅

=:= hi 4.308 103

×W

m2K⋅

⋅=

En el exterior existe conveccion libre alrededor del cilindro horizontal. En este

caso las propiedades del fluido se evaluan a temperatura media:

he 8.5W

m2K⋅

⋅:= ρ 993kg

m3

⋅:=T

95 20−

237.5=:=

υ 0.686 103−

⋅kg

m s⋅⋅:=

Pr 4.58:=β 0.357 10

3−⋅

1

C⋅:=

νυ

ρ6.908 10

7−×

m2

s=:=

Calculamos el numero de Gr:

Grβ g⋅ Tex Tw−( )⋅ Dex

3⋅

ν2

9.016 106

×=:=

A partir de este dato calculamos el numero de Raleigh:

Ra Gr Pr⋅ 4.129 107

×=:=

Luego entonces obtenemos el numero de Nussell mediante la siguiente

correlacion:

Nu 0.6 0.387 Ra

1

6⋅ 1

0.559

Pr

9

16

+

8−

27

+

2

:=

Nu 52.521=

khe

Nu Dex⋅6.372

kg

m K s3

⋅⋅

=:=k 6.372

1

m2

W

m K⋅⋅=

Ahora calculamos las perdidas por unidad de longitud de la tuberia:

a ln2.54

2.21

0.139=:=

q

L

2 π⋅ 95 20−( )⋅

1

2.21 102−

⋅ 4.308⋅ 103

⋅

2

a

6.372+

1

2.54 102−

⋅ 8.5⋅

2

+

50.636=:=q

L

resolver ejercicio 8.51 cengel cuarta edicion