TOPICOS SELECTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.

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[pic 94][pic 95][pic 96][pic 97][pic 98][pic 99][pic 100][pic 101][pic 102][pic 103]

[pic 104][pic 105][pic 106][pic 107]

- Determinación de la longitud corregida, radio corregido la relación adimensional de radios. Área de perfil y el parámetro [pic 108]

LC 3/2[h/ KAp] 1/2

[pic 109]

[pic 110]

[pic 111]

[pic 112]

De tablas k=240w/mk

= 0.1552[pic 113]

[pic 114]

η = 0.97

3. Cálculo del calor disipado por la aleta

Q = ηxQmax = 2πηhx(r22.c - r21)θb

[pic 115]

4. Pérdida del calor por las 125 aletas

Q = NQ + h (1 – Nt) 2πr1θb

[pic 116]

Q = (570.4625W + 22.61947W)/m

Q = 593.0819KW/m

P2.4. Una superficie caliente a 100 °C, va a enfriar sujetándole aletas de pasador de aluminio de k = 237 W/m.°C, de 0,25 de diámetro y 3 cm de largo y con una distancia de sus centros de 0,6 cm. La temperatura del medio circundante es de 30 °C y el coeficiente de transferencia de calor por convección de 35 W/m2.°C.

a. Determine la razón de transferencia de calor desde la superficie para una sección de 1m x 1m de la placa.

b. Determine también la efectividad total de la placa con aletas , si existen 20 000 aletas

c. El porcentaje de aumento de la transferencia de calor que se transfiere al aire de la placa con aletas.

Solución:

[pic 117][pic 118][pic 119]

[pic 120][pic 121][pic 122]

- Hallando la razón de transferencia de calor para 1m2 (1mx1m)

A=1 m2

Qf=Qmax x ŋ

Hallando eficiencia ŋ (eficiencia):

ξ=Lc3/2 x(h/K.Ap)1/2

Lc=L+D/4=3x10-2 + (0.25 x 10-2)/4= 0.03625

Ap= Lc x D =0.03625 x 0.25 x 10-2 =7.656 x 10-5

ξ=0.0306253/2 x (35/237x7.656x10-5)1/2=0.235

ξ=0.235

[pic 123][pic 124][pic 125][pic 126][pic 127][pic 128]

=

Por gráfica: Ŋ=0.933

Entonces: Q=Qmax x ŋ=Atotal de aleta x h xΘ0

Qf=2πrx Lc x h x ŋ x Θ0 =2π x 0.125 x 10-2 x0.030625 x 35 x 0.933 x 70

Qf=0.5498 w

Hallando calor total de las aletas:

Q total aletas= N x Qf

N=L/(W+a)=1/(0.25 x 10-2 + 0.35 x 10-2)=167

167 aletas en un metro de placa, entonces seran en toda la superficie de la placa un total de 27889 aletas.

Q total aletas= 27889x 0.5498 =15333.3722 w

Hallando calor total de las áreas libres de aletas:

Q total libre de aletas= A sin aletas x h x Θ0

Q total libre de aletas= (1-NπD2/4) x h x 70 =(1-(27889π(0.25x10-2)2)/4) x 35 x 70

Q total libre de aletas=2114.5955 w

Qtotal= Q total aletas+ Q total libre de aletas=15333.3722 +2114.5955

Qtotal= 17447.9676 w

Hallanando la eficacia:

ε=Qtotal/h x A si no hubiera aletas x Θ0

ε= 17447.9676 w / (35 w/m2 °C x1m2 x70°C)

ε=7.12 ……………..Se justifica la colocación de las aletas.

- Determinar la efectividad de la placa si las aletas fueran 20000

ε=Qtotal/h x A si no existiera aletas aletas x Θ0

Qtotal= Q total aletas+ Q total libre de aletas =NQf + ((1-NπD2/4) x h x Θ0)

Qtotal= 20000 x 0.5498 +( (1- 20000xπ(0.25x10-2)2/4) x 35 x 70)

Qtotal=10996 + 2209,4718 w

Qtotal=13205.4718 w

ε=13205.4718 w /(35 w/m2 °C x1m2 x70°C)

ε=5.39 ……………..Se justifica la colocación de las aletas

- El porcentaje de aumento de la transferencia de calor al aire de la placa con aletas

Aumento =(( Qtotal / Q si no existiera aletas) -1)x 100% =( ε-1) x 100%

1er caso Aumento = (7.12-1) x 100% =612 %

2do caso Aumento = (5.39-1) x 100%=439 %

P2.8. Dos tubos de hierro fundido de conductividad térmica (k=52 W/mºC) y 3m de largo 0.4cm de espesor y 10cm de diámetro que conduce vapor de agua están conectados entre si por medio de dos bridas de 1cm de espesor y cuyo diámetro exterior es de 20cm. El vapor por el interior del tubo a una temperatura promedio de 200ºC con un coeficiente de transferencia de calor de 180W/m2 ºC. La superficie exterior del tubo está expuesto a convección con un fluido a 8 °C con coeficiente de transferencia de calor por convección a 25 W/m2.K

a) Si se descartan las bridas determine la temperatura promedio de la superficie exterior del tubo

b) Con esta temperatura para la base