La chimenea de una caldera es un tubo vertical de acero (DI = 61 cm y 2 mm de espesor) de 20 m de altura. A la base de la chimenea entra un caudal de humos de 9000 kg/hr a 300 ºC, a 1 atm de presión y sus propiedades térmicas pueden tomarse como si se tratara de aire a las mismas temperaturas. El aire ambiente tiene 1 atm y 20 ºC y una velocidad (viento) de 5 m/s. Determine la temperatura de descarga de los humos y la temperatura de la superficie externa de la chimenea. EJERCICIO 3.16

1.Analizar el ejercicio y determinar los pasos a seguir durante la iteración. 2.Abrir una hoja de cálculo nuevo en EXCEL. 3.Escribir en la columna 1 “iteración”, en la columna 2 el dato desconocido mediante el cual se realizará la iteración (Para el ejercicio 3.16, si se realiza de adentro hacia afuera el dato que se va a iterar es la temperatura media de salida TMS). Finalmente en las columnas sucesivas se colocan los datos suministrados. PASOS PARA REALIZAR LA ITERACION EN EXCEL.

4. Después de escribir los datos y suponer la TMS, se puede calcular la temperatura media para obtener las propiedades necesarias. Se procede a realizar una tabla separada de la principal, para escribir las propiedades correspondientes a flujo interno. Adicionalmente se puede programar la interpolación. Para la iteración 1, podemos suponer TMS= 250 º C.

5. Se calcula el coeficiente convectivo para el flujo interno, mediante el procedimiento visto en clase. Se deben precisar las variables a calcular. NOTA: Para insertar el número π, escribimos en EXCEL pi(). También podemos calcular el calor por primera Ley. Ac (m^2)Vm (m/s)ReD =(PI()*(E4^2))/4=J4/(D14*O4)=(P4*E4)/F14 *La programación de las celdas corresponde al archivo EJERCICIO 3.16.xlsx

6. Calcular mediante analogía la temperatura de superficie exterior, para obtener el coeficiente convectivo exterior. Realizamos otra tabla de propiedades para flujo externo, obtenidas a la temperatura de película.

7. Calcular de nuevo el calor por analogía, considerando todas las resistencias térmicas. Luego se recalcula la TMS por primera ley con el nuevo calor obtenido y se determina el error relativo porcentual. Para la primera iteración el error es 100%. 8. Iniciar la siguiente iteración con el valor de TMS obtenido. Repetir hasta obtener el porcentaje de error deseado.