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7/24/2019 proyecto T2.docx

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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniera Mecnica y Ciencias de laProduccin

Materia:

Transferencia de calor II

Estudiante:

Luna Tenecela Luis Fernando

Matrcula:

201012283

Fecha de entrega:Mircoles, 18 de febrero de 201

Solucin de un problema deconveccin forzada mediante el uso

de ANSYS.


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ndice!esu"en############################################################################################################# $

Plantea"iento del %roble"a############################################################################### $

Introduccin######################################################################################################## $

Proceso de clculo en &'()(##############################################################################*

!esultados##########################################################################################################

&nlisis de resultados#########################################################################################+

Conclusiones y reco"endaciones#######################################################################+

!eferencias bibliogrcas################################################################################### -

&ne.os################################################################################################################ -


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$

1.-Resumen/l obetio de este infor"e fue %resentar la obtencin del uo de calor%ro"edio usando el soft3are &'()( el cual utili4a el "todo de ele"entosnitos %ara la obtencin de los resultados#& "odo de co"%aracin se reali4 los clculos tericos lo cual nos ayud aco"%robar el error del alor obtenido con el %rogra"a, obteniendo as un errordel 1*#+5 lo cual indica 6ue sera ace%table utili4ar este "todo %ara laobtencin de los resultados#

7a"bin se erico la distribucin de la te"%eratura cuando la su%ercie seso"eti a una corriente de aire# Posterior"ente obsera"os ta"bin el %erlde elocidades co"o se desarrolla#

2.- Planteamiento del problema.


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*

3.-Introduccin./l soft3are de si"ulacin &'()( %er"ite obtener resultados 6ue nos ayuda a%redecir c"o se co"%ortara un obeto "ediante la discreti4acin de los"is"os#/ste soft3are %osee arios "dulos %ero en nuestro caso a"os a utili4a"os

&'()( CF 6ue reali4a clculos orientados a la "ecnica de uidos ytransferencia de calor#/sta"os interesados en el uo e.terno de acuerdo al %lantea"iento del%roble"a# 9as ariables de inters a calcular con este "dulo son el uo%ro"edio de transferencia de calor, las te"%eraturas y las elocidades deluido 6ue se %uede encontrar en coneccin libre o for4ada#&'()( %roee los resultados en for"a grca y nu"rica# 9a %ri"era %arte deestos resultados "uestran el desarrollo de la distribucin de te"%eraturas yelocidades as co"o el desarrollo de la ca%a l"ite y la for"acin de estelas#9a segunda %arte, los resultados, "uestra el alor de las ariables confor"ese an reali4ando iteraciones en el "odelo, en esta %arte a"os a %oderencontrar el uo de calor %ro"edio y las soluciones a las ecuaciones de

conseracin de "asa, energa y "o"ento 6ue se asocian a este %roble"a#/l "odo de transferencia de calor inolucrado en este caso es coneccinfor4ada# Co"o no tene"os infor"acin sobre el coeciente de coneccinutili4are"os el n:"ero de 'usselt el cual no ayudara a la obtencin del "is"o#/.isten correlaciones %ara deter"inar el n:"ero de 'usselt, en uo e.terno%ara diersas geo"etras# 9a "ayor %arte de las correlaciones son funcin deln:"ero de !eynolds, el n:"ero de Prandtl y la geo"etra del cuer%o in"ersoen el uido# &de"s se asu"e 6ue el siste"a est en estado estacionario y6ue la distribucin de te"%eratura no de%ende del tie"%o y 6ue el uo esco"%resible# 9a correlacin usada %ara el uo e.terno en la geo"etrasugerida %ara el %roble"a es la siguiente;

NuD=CmPr

(1 /3)


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k

NuD( f)D

(TsT )

q ' '=h (TsT )=

aber denido el "allado#

&6u las condiciones sern a%licadas en la geo"etra %ara los %untos 6ue se

>alla es%ecicado dic>as condiciones# 9as %ro%iedades 6ue deni"os fueron;

elocidad del aire, te"%eratura, %resin, entre otras#

$olucin " resultados.

9uego de >aber reali4ado los %rocesos anteriores %rocede"os a correr el

%rogra"a# &6u se "ostraran los diagra"as donde anali4are"os los resultados#

/n la %arte de los resultados es donde se %lotea las grcas, tales co"o;

distribucin de te"%eratura, isoter"as, %erl de elocidades, y un listado de

los %ar"etros 6ue se denieron %ara el %roble"a#


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+

%.-ResultadosPara reali4ar el clculo terico del uo de calor %ro"edio utili4ando la ecuacin1 y 2 donde se debe to"ar en cuenta las %ro%iedades ter"ofsicas del aire a

Tf=328K la cual %roiene del %ro"edio de la te"%eratura de la su%ercie

7sA8BC y la te"%eratura del aire 7ooA2BC

Pro%iedades alor

Coeciente de conductiidad (kf) 28#$-2 .10?$

iscosidad cine"tica 18#-0+8 .10?+Prandtl 0#-0$08

Di"etro >idrulico;

Dh=4A

P

Donde & es el rea y P el %er"etro del ro"bo, entonces;

Dh=0.00495m

Fluo de calor %ro"edio;k

NuD( f)

Dh(TsT )

q ' '=

=V Dh =(0.1)(0.00497)

18.7068106=26.46

7o"ando los alores de las constantes de la tabla 1


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-

k

0.9110.385Pr(1/3)( f)Dh

(TsT )

q ' '=

!ee"%la4ando todos los alores obtene"os;

q ' '=983W

m2

!esultado e.%eri"ental luego de E* iteraciones calculado %or el %rogra"a;

qT' '=839

W

m2

/rror;

%error=983839

983x 100=14.6

&.-'n(lisis de resultados

Para el clculo terico del uo de calor %ro"edio se to" las %ro%iedades delaire, 6ue es nuestro uido al cual est e.%uesta la su%ercie anali4ada, a una

te"%eratura de %elcula de $28 y se e"%le la for"ula e"%rica %araconeccin for4ada sobre tubos /c#2 donde el di"etro 6ue utili4a"os debidoa 6ue la seccin no es circular fue el di"etro >idrulico con un alor de*#E""#

Co"o %ode"os obserar en el diagra"a %roducido %or el soft3are, se obtuoun uo de calor %ro"edio de a%ro.i"ada"ente 8$E GH"2# /ste resultadodiere un 15 a%ro.i"ada"ente del terico# 9a diferencia 6ue e.iste %uedeatribuirse al e"%leo la correlacin 6ue to"a"os %ara el clculo del n:"ero de'usselt el cual sera utili4ado en la ecuacin 2 y as %oder obtener el alorterico del uo de calor %ro"edio de E8$ GH"2#tra causa 6ue %uede estar inolucrada, est en la obtencin del alor

e.%eri"ental# /n el "todo de ele"entos nitos la eleccin de un "allado noayuda a la obtencin de datos "uc>o "s cercanos del terico# /s %osible>aber reali4ado un "allado "uc>o "s no %ero esto de%ender de laca%acidad del co"%utador de %rocesar los datos 6ue deba iterar elco"%utador#

/n la %arte de las grcas, tene"os las isoter"as en la Fig#1 y la distribucinde te"%eraturas "ostrada en la Fig2 donde obsera"os una te"%eratura


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"ni"a de 2E8#11 y una ".i"a de $8#1 concentrada en la su%ercie delro"bo#

7a"bin obtui"os los %erles de elocidades "ostrados en la Fig# $ y *# /n laFig# * se %uede a%reciar "eor co"o est distribuida la elocidad del aire luegode >aber i"%actado la su%ercie a delro"bo co"o se %roducen estelas lo cual indica 6ue en esa 4ona la %resin

alcan4a alores "ni"os %er"itiendo 6ue el calor se disi%e con "s facilidaden los alrededores de esta 4ona#

).-#onclusiones " recomendaciones.Final"ente %ode"os concluir 6ue el resultado e.%eri"ental obtenido %or el%rogra"a se a%ro.i"a al terico %or lo 6ue es factible e"%lear el %rogra"a%ara reali4ar los clculos 6ue se re6uieran# 9a si"ilitud de los alorese.%eri"entales y tericos nal"ente de%endern de factores co"o el "alladoen el caso del %rogra"a o la "etodologa eodore 9# Lerg"anH&drienne (# 9aineHFran P# Incro%eraHDaid P# De3itt,NFunda"entals of >eat and "ass transferO -"a /dicion -; /.ternalFlo3 ? Pages# *-?*E#J2K os Manri6ue, N7ransferencia de calorO ol1 1E81 Ca%# ; Funda"entosde coneccin for4ada %gs#; 11, 11+#

.-'neos

/abla 1.- #onstantes para la 0c. 1.


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E

Figura 2.- Isotermas.


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Figura 3.- istribucin de temperaturas en las ue se muestra eldesarrollo de la capa l!mite.


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Figura 4.- istribucin del per,l de elocidad " desarrollo de la capal!mite hidrodin(mica.


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iagrama1.- Fluo de calor promedio s /iempo de c(lculo.

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