UNIDAD 1: TRANSFERENCIA DE CALOR

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Benito Valdéz Pérez
hace 5 años
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Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas

Auxiliar N 4: Cálculo del coeficiente de

1 Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología IQ46B - Operaciones de Transferencia I UNIDAD 1: TRANSFERENCIA DE CALOR Auxiliar N 4: Cálculo del coeficiente de transferencia de calor por convección Profesor: Tomás Vargas Valero

2 Transferencia de Calor por Convección - CONVECCIÓN Traspaso de calor que ocurre por el movimiento de un fluido, que capta o cede energía de o a un cuerpo, dependiendo si el cuerpo esta con mayor o menor temperatura. Ley de Newton Q ha( T T ) s, donde: T s = temperatura de la superficie del cuerpo T = temperatura del fluido h = coeficiente de transferencia de calor por convección Convección natural El movimiento del fluido se dee a diferencias de densidades presentes en él, como resultado de diferencias de temperaturas < Convección forzada Esta transferencia de calor se dee al movimiento de un fluido, movimiento provocado por medio de una oma, agitador, compresor o ventilador

3 Convección Natural Convección sin camio de fase Número de Prandtl: relaciona las propiedades de viscosidad y conductividad térmica del fluido Cp NPR k Número de rashof: relaciona fuerzas de rozamiento, inercia y flotación deidas a diferencias de densidades entre distintos puntos del fluido no isotérmico N R 2 g L 2 3 T gl 3 T 2 Número de Nusselt: relaciona la transferencia de calor por convección y la por conducción N Reynolds Re D N NU hl k = viscosidad C p = capacidad calorífica = densidad L = longitud de la superficie g = aceleración de gravedad = coeficiente de expansión térmica = viscosidad cinemática

4 Convección sin camio de fase Superficies paralelas a un flujo Aceite caliente viajando sore una superficie plana Aceite Q Aire a través de un ducto de ventilación Aire 1 [atm] 0,2 [m] 0,2 [m] Cómo camia la situación si ponemos flujo perpendicular a las superficies?

5 Convección sin camio de fase Banco de tuos - Efectos de turulencia importantes - Efectos difieren según el ángulo fluido superficie IMPORTANTE! Conceptos de capa límite y coeficiente de fricción

6 Convección con camio de fase Eullición de líquidos Eullición en película Transferencia de calor por radiación Transcendente la formación de urujas en los procesos de transferencia de calor

7 Convección con camio de fase Eullición de líquidos Superficies que favorecen la nucleación Pero qué es la nucleación? qué importancia tiene? Esquema de formación de urujas

8 Convección con camio de fase Eullición de líquidos Curva típica de eullición para agua a la presión de 1 atm

9 Convección con camio de fase Condensación de líquidos El fluido cae por los tuos del equipo Qué es más favorale: vertical u horizontal?

$generan turulencia y desorden en los fluidos por el exterior Área lire para el flujo en la ventana de la placa deflectora S f D 4 2 s N D 4 f = fracción del área de la sección$ transversal de la coraza ocupada por la ventana de la placa deflectora (comúnmente 0,1955) 2 o Área para el flujo transversal entre los tuos de la hilera D o Sc P Ds 1 p p = distancia

transversal de la coraza ocupada por la ventana de la placa deflectora (comúnmente 0,1955) 2 o Área para el flujo transversal entre los tuos de la hilera D o Sc P Ds 1 p p = distancia

10 Convección en Intercamiadores de Calor Intercamiador carcasa tuo - Alteraciones de las velocidades del fluido y las áreas de contacto (paralelas perpendiculares) - Efectos de los uffles generan turulencia y desorden en los fluidos por el exterior Área lire para el flujo en la ventana de la placa deflectora S f D 4 2 s N D 4 f = fracción del área de la sección transversal de la coraza ocupada por la ventana de la placa deflectora (comúnmente 0,1955) 2 o Área para el flujo transversal entre los tuos de la hilera D o Sc P Ds 1 p p = distancia entre centros de tuos P = espacio (pitch) entre placas deflectoras D s = diámetro interior de la coraza N = número de tuos en la ventana de la placa deflectora D o = diámetro exterior de los tuos

11 Intercamiador carcasa tuo - Alteraciones de las velocidades del fluido y las áreas de contacto (paralelas perpendiculares) - Efectos de los uffles generan turulencia y desorden en los fluidos por el exterior Convección en Intercamiadores de Calor S m Flujo paralelo a los tuos c c S m Flujo perpendicular a los tuos Ecuación de Donohue 0,14 0,33 0,6 0,2 w p e o o o k c D k D h c e

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