Ejercicios U4 Oscar Alejandro Muro Nava

TRANSFERENCIA DE CALOR. Convección forzada

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA PAZ Dep. De Metalmecánica Ing. Electromecánica

Transferencia Transferencia de calor

Unidad 4 Convección forzada

Ing. Juan Martin Nuñez Lucero

Ejercicios Unidad 4

Oscar Alejandro Muro Nava

13310755

Lunes 19/10/2015

1

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1. Aire a 1 atm y 27°C fluye sobre la superficie superior de una placa plana delgada de 0.5 m de largo. La velocidad del aire es de 50 m/s y la placa se mantiene a una temperatura superficial constante de 180°C. Determine: a) el coeficiente de transferencia de calor por convección, y b) transferencia de calor por convección considerando 2 m 2 de área disponible.

+21800   103.5     +2  27  +18

1.-Tenemos que T f es igual ah:

2.-Interpolando para obtener los valores de K, v, Pr para 103.5 C:

100    103.120120510  0. 0 3235 0. 0 3095 3095 +0. 0 3095  0. 0 31195  1000 ∗  103. 5 100  − − − −  120120 10  1000  2.522522 ∗10∗ 10 2.306 ∗ 10  + 2.306 ∗ 10  2.3438 ∗10  100 103.120120510 111 + 0.7111 7111  0.71043 104355  1000  0.7073 0. 0.7111

Obtenemos K:

Obtenemos la Viscosidad:

Obtenemos Pr:

3.-Ahora obtenemos Re:

 50 0. 5         2.3438 ∗10−   10.6664 ∗ 10   0.037∗37 ∗ . ∗   0.037∗37 ∗ 10.6664 ∗ 10. ∗ 0.710435  2193.4317 ℎ     0.0311950.5 ∗  ∗ 2193.4317317  136.8482482  ∗ 

4.-Obtenemos el Nu:

5.- Ahora obtenemos h:

6.- Entonces Q:




2. La película plástica decorativa de una esfera de cobre de 10 mm de diámetro se cura en un horno hasta que esta alcanza los 75°C. Al retirarla del horno, la esfera es sometida a un flujo de aire uniforme a una presión de 101.32 kPa y 23°C, con una velocidad de 10 m/s. Determine cuánto tiempo toma enfriar la esfera hasta los 35°C.

µ  7580  7070 2.096096 ∗10∗ 10− 2.052 ∗ 10− + 2.052 ∗ 10−  2.074 ∗ 10− ∗∗  µ  2325  2020 1.849849 ∗ 10−  1.825825 ∗1∗ 10− + 1.825 ∗ 10−  1.839 ∗ 10−  ∗∗    2325  2200 0.02551 0.02514 + 0.02514 2514  0.02532536262∗∗   2 3 20  20  − − − −   25 20  20 1.562562 ∗ 10  1.516 ∗ 10  + 1.516 ∗ 10  1.5436 ∗10  20 20   2235 20 3012  20 0.7296 0. 0.7309 +0.+ 0.7309  0.73012  10       1.5436 ∗100.0−1   6478.362    µ      2 +0.4  + 0.6  ∗ .  µ 

1.-Obtenemos la viscosidad dinámica µ s

2.- Obtenemos la viscosidad dinámica µ inf

3.- Obtenemos K

4.- Obtenemos v

5.- Ahora obtenemos Pr

6.- Obtenemos Re

7.- Ahora obtenemos Nu




  2 +

   0.4 6478.362 + 0.6 6478 6478..36262

(

   − 1. 8 39 ∗10 ∗ 10 ∗0.73012. 2.074 ∗10∗ 10− ∗∗∗∗   47.3921 )  ∗∗   47.3921  120.1958  ℎ     0.025362 0.01   ∗  7523  1.9635    ℎ ∗  ∗∗     120.1958  ∗   ∗ 0.01 7523  0. 0 1 4       2 =  ∗  ∗     8,920  ∗ 3 ∗ 0.387 kgkJ°C 7535 7535  72.299     71.2.9263599  36.821 

8.-Ahora obtenemos h

9.- Ahora obtenemos Q

10.- Ahora Qt

11.- Por ultimo:




3. Se efectúan experimentos sobre un cilindro metálico de 12.70 mm de diámetro exterior y 94 mm de longitud. El cilindro se calienta internamente mediante un calentador eléctrico y se sujeta a un flujo cruzado de aire en un túnel de viento a baja velocidad. En uno de los experimentos, la velocidad y temperatura del aire se mantuvieron a 10 m/s y 26°C respectivamente, donde se midió que la potencia disipada por el calentador eléctrico fue de 46 W, mientras que la temperatura superficial del cilindro alcanzó los 128°C. Si se estima que el 15% de la potencia disipada se pierde por radiación, determine el número de Nusselt resultante.

  ℎ ∗     ⟹ ℎ   ∗∗    ℎ   ∗ 0.012746 ∗ 0.0.015∗19∗ 9∗5 ∗ 46128128 26  102. 2 104  26  ∗  + 26  77     +2  128282+26   7780  7700 0.02953 0.02881 2881 +0.02881  0.029314 ∗      102. 2 104  0. 0 127   ℎ    ∗      0.029314 ∗   44.2816

1.- Tenemos que:

Entonces:

2.- Por lo tanto calculamos T f :

3.- Interpolando para obtener K:

4.- Ahora calculamos el número de Nu

4. La superficie superior de un vagón de pasajeros de un tren que se mueve a 95 km/h tiene 2.8 m de ancho y 8 m de largo. Si la superficie alcanza una temperatura de 37.5°C debido a los rayos del sol, determine la transferencia de calor por convección forzada entre la superficie y el ambiente si el aire tiene una temperatura de 30°C.

  95 ℎ ∗ 11000 ∗ 36001 ℎ   26.388 

1.- Calculamos la velocidad pero para metros sobre segundo:

2.- Ahora obtenemos T f




3.- Interpolamos para obtener los valores de k, v, y Pr para 33.75 C

  33.333.57533030 0.02625 0.02588 + 0.02588 2588  0.02612615757∗    33.35753030  1.655655 ∗10∗ 10−  1.608 ∗ 10− + 1.608 ∗ 10−  1.6432 ∗ 10−  3030 0.7268 0. 0.7282282+0.7282  0.7271   33.333.575330   26. 3 88     1.6432432 ∗10∗10−8  128.4712 ∗ 10    .   .         0.037 ∗ 16185. ∗ 3098  0.037 ∗ 128.4712 ∗ 10 ∗ 0.7271 271  ℎ     0.0261578  ∗  ∗ 16185.3098  52.9209209  ∗    ℎ ∗∗  ∗  8890.  7112 52. 9209  ∗  2.8 ∗ 8837.530 30

Obteniendo K

Obteniendo v

Obteniendo Pr:

4.- Ahora calculamos el número de Re:

5.-Ahora calculamos Nu

6.- Calculamos h

7.- Por ultimo calculamos Q

DATOS ADICIONALES:

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