Evaporación de Anilina en una columna de pared mojada

...

Con los datos obtenidos se obtienen la siguiente representación del gráfico.

[pic 3]

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Formulación del problema.

Por una tubería larga, recta, horizontal y lisa, de 15,2 cm de diámetro interno, circula agua a 149°C. El gradiente de presión a lo largo de la tubería es 0,4psi/milla. Calcular el perfil de temperatura con pr=073, Usando la gráfica 12.3-2.

= [pic 4][pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

Datos sacados por tabla:

Agua a 300°F

D= 15, 2 cm * = 0,498 ft [pic 8]

R= 0, 25 ft *= 3 pulg[pic 9]

µ=0,130 x [[pic 10][pic 11]

=0,4[pic 12][pic 13]

= * = 9,46x [pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

[pic 18]

[pic 19]

Ρ=0, 0331 [ [pic 20]

[pic 21]

[pic 22]

[pic 23]

= = 3044 [pic 24][pic 25]

Con el valor de S+ = 3044 ingresamos a la gráfica 12.3-2 para determinar el valor del perfil de temperatura, como S+>26 se aplica la fórmula:

[pic 26]

Donde T1+ = 9,3172 para obtener

[pic 27]

5[pic 29][pic 28]

Problema 2

Desarrollar en Excel un programa computacional que permita obtener los coeficientes de transmisión de calor dado el valor del número de Reynolds (Reb), para el flujo totalmente desarrollado en tubos lisos.

Para validar el programa reproducir el grafico de la figura 13.2-1.

Aplique lo anterior a través de un problema formulado por el GEP.

Para reproducir la figura 13.2-1 para flujo totalmente desarrollado en tubos lisos se aplica las siguientes restricciones:

Para Reb > 20000 para un L/D > 10 y un Prb = 0,6 a 100, cuyas condiciones son para flujo turbulento que es lo que se esta viendo.

Como se esta trabajando para flujo turbulento se utiliza la siguiente ecuación:

[pic 30]

Remplazando las variables:

Reb = (DG/µb)

Prb = ( [pic 31]

Se obtiene la siguiente ecuación

[pic 32]

Después para hacer el grafico se pone en la abscisa el valor de Reynolds y en el eje de las ordenadas se introduce la siguiente ecuación:

[pic 33]

El cual queda representado en la siguiente figura:

[pic 34]

Problema formulado por el GEP:

En una tubería lisa de 0,36 [ft] de diámetro interno y 30 [ft] de largo. Fluye un fluido de aire a una temperatura de 21,1[°C] hasta la temperatura de 32,2[°C]. La temperatura de superficie del cilindro permanece constante en todo el largo del cilindro con 37,8[°C].

Encontrar el coeficiente de transmisión de calor con un Re = 50000 y determinar si es turbulento o laminar.

Solución:

Antes se debe de saber qué tipo de flujo estamos trabajando, ya que se puede ser flujo laminar o turbulento, para ello se debe evaluar las condiciones que nos están dando.

Re = 50000

[pic 35]

Como el valor de Reynolds están en el intervalo de 1000 a 100000 y L/D > 10 se puede decir que se está trabajando con un flujo turbulento

Para determinar el coeficiente de transmisión de calor se debemos determinar los datos del aire a una temperatura global y para ello se debe calcular la temperatura global que para este caso es:

[pic 36]

= 21,1[°C] = 70[°F][pic 37]

= 32,2 [°C] = 90[°F][pic 38]

[pic 39]

Por lo tanto las propiedades físicas a evaluar se deben hacer para una temperatura de 80°F, las cuales son:

Pr = 0,708

µb = 1,24*10^-5 (lbm/ft sec)

kb = 0,0156 (Btu/hr ft °F)

Para una temperatura de superficie del cilindro de 37,8°C se obtiene

To = 37,5°C = 100°F

µo = 1,28*10^-5 (lbm/ft sec)

Con el valor de Reynolds de 50000 se entra al grafico para obtener una abscisa de 0,002986. Sabiendo el valor de la abscisa lo igualamos con el dato de la abscisa del gráfico.

[pic 40]

Evaluando Reynolds, Prandtl y la variación de la viscosidad con la temperatura resulta ser

[pic 41]

[pic 42]

Como obtuvimos el valor de 132,504 despejamos hln para tener el coeficiente de transmisión de calor que será con un diámetro de 0,36 [ft] y conductividad calorífica de 0,016 [Btu/hr ft °F]:

[pic 43]

[pic 44]

Por lo tanto el coeficiente de transmisión de calor es de 5,74 [Btu/ hr °F].

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