conveccion_forzada2123425564

7/23/2019 Conveccion_Forzada__21234____25564__

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ConveccinForzadaFLUJO EXTERNO


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Fuerza de Friccin

La fuerza que un fluido en movimiento ejerce sobre un cuerpo en ldireccin del flujo se llamaresistencia al movimiento, o arrastre:


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Fuerza de Friccin

La parte de esta resistencia que se debe directamente al esfuerzocortante se llamaresistencia al movimiento por la friccinsuperficial, ya que es causada por los efectos de friccin, y aquellaque se debe directamente a la presin se llamaresistencia almovimiento por la presin oresistencia al movimiento por la formaen virtud de su fuerte dependencia de la forma del cuerpo.


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Coeficiente de Resistencia

El coeficiente de resistencia al movimiento, o arrastre, CD es unnmero adimensional que representa las caractersticas de ese tipde resistencia de un cuerpo y se define como:


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Reynolds en Placa Plana

Para el flujo sobre una placa plana, el nmero de Reynolds es:


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Reynolds en Placa Plana

La transicin de laminar a turbulento ocurre en el nmero deReynolds crtico de:


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Coeficiente de friccin y convecci

Para el flujo paralelo sobre una placa plana, los coeficientes de

friccin y de conveccin locales son:


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Coeficiente de Friccin y ConvecciPromedio

Las relaciones del coeficiente de friccin promedio para el flujosobre una placa plana son:


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Nmero de Nusselt Promedio

Las relaciones del nmero de Nusselt promedio para el flujo sobreuna placa plana son:


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Superficies Isotrmicas

Para las superficies isotrmicas con seccin inicial no calentada delongitud , las relaciones del nmero de Nusselt local y delcoeficiente de conveccin promedio son:

Estas relaciones son para el caso de superficies isotrmicas


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Flujo de Calor Uniforme

Cuando una placa plana se sujeta a un flujo de calor uniforme, el

nmero de Nusselt local queda dado por


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Flujo en Tuberas

Los nmeros de Nusselt promedio para el flujo cruzado sobre uncilindro y una esfera son:

Las propiedades del fluido se evalan a la temperatura de pelcula


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Polo

Flujo en Tuberas

En los bancos de tubos el nmero de Reynolds se basa en lavelocidad mxima Vmx, que est relacionada con la velocidad deaproximacin, V, segn:

donde STes el paso transversal y SD es el paso diagonal.


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Polo

Flujo en Tuberas

El nmero de Nusselt promedio para el flujo cruzado sobre bancosde tubos se expresa como:

Donde los valores de las constantes C, m y n dependen del valordel nmero de Reynolds.


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Correlaciones en Flujo Cruzado

Todas las propiedades, excepto Pr, deben evaluarse en la media aritm

las temperaturas de admisin y de salida del fluido, definida como:


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Correlaciones Empricas paraNmero de Nusselt


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Coeficiente de Arrastre para Tuboy Esfera


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Nusselt en Banco de Tubos

El nmero de Nusselt promedio para bancos de tubos con menosde 16 filas se expresa como:

Donde F es el factor de correccin.


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Polo

Tx en Banco de Tubos

La razn de la transferencia de calor hacia un banco de tubos o

desde ste se determina a partir de:

donde Tlm es la diferencia media logartmica de temperaturasdefinida como:

y la temperatura de salida del fluido Te es:

Area superficial

Flujo msico


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Caida de presin

La cada de presin P para un banco de tubos se expresa como

Donde f es el factor de friccin y es el factor de correccin.


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Polo

Factor de Friccin en Banco deTubos


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Factor de Friccin en Banco deTubos


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Polo

Ejemplo:

Aceite para motor a 60C fluye sobre la superficie superior de una plana de 5 m de largo cuya temperatura es de 20C, con una velode 2 m/s Determine, para la placa completa, la fuerza total de resal movimiento y la razn de la transferencia de calor por unidad dde la placa.


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Marco

Polo

Ejemplo:

Un tramo de tubo con un dimetro exterior de 2.2 cm y 30 m de largoextiende de uno a otro lados de un ro, un tramo, al mismo tiempo qu

sumergido por completo en el agua. La velocidad promedio del flujoes de 4 m/s y la temperatura de sta es de 15C. Determine la fuerza arrastre ejercida por el ro sobre el tubo.


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Marco

Polo

Ejemplo

Un tubo largo de vapor de agua, de 10

cm de dimetro, cuya temperaturasuperficial externa es de 110C pasa poruna zona abierta que no est protegidacontra los vientos. Determine la razn dela prdida de calor del tubo por unidadde longitud, cuando el aire est a 1 atmde presin y a 10C y el viento sopla

alrededor del tubo a una velocidad de8 m/s.

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