CONVECCION FORZADA FLUJO INTERNO Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Transferencia de Calor CONVECCION FORZADA FLUJO INTERNO Prof. Franz Raimundo. 2016
CONVECCION - FLUJO INTERNO Recordemos que un flujo externo es aquel que permite la producción de una capa límite sin restricciones, llegando a ser incluso un flujo desarrollado. Por el contrario en flujo interno, tal como el flujo en una tubería, el fluido está confinado por una superficie. Por lo tanto la capa límite no puede producirse sin quedar restringida.
CAPA LIMITE HIDRODINAMICA CONDICIONES DE FLUJO CAPA LIMITE HIDRODINAMICA Longitud hidrodinámica de entrada 𝒙 𝒄𝒅,𝒉 𝒙 𝒄𝒅,𝒉 =𝟏𝟎.𝑫
CONDICIONES DE FLUJO CAPA LIMITE TERMICA
FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO VELOCIDAD BAJA FLUJO LAMINAR DIAMETRO PEQUEÑO FLUIDOS MUY VISCOSOS Conductos circulares Conductos NO circulares 𝑅𝑒 𝐷 = 𝑉 𝑚 .𝐷 ν 𝑅𝑒 𝐷 = 𝑉 𝑚 . 𝐷 ℎ ν 𝐷 ℎ = 4. 𝐴 𝑐 𝑃 FLUJO LAMINAR 𝑅𝑒 𝐷 <2300 FLUJO TURBULENTO 𝑅𝑒 𝐷 >10.000 MEZCLA 2300< 𝑅𝑒 𝐷 <10.000
VELOCIDAD MEDIA Y TEMPERATURA MEDIA 𝑚=𝜌. 𝑉 𝑚 . 𝐴 𝑐 𝑇 𝑚 = 𝑇 𝑚𝑒 + 𝑇 𝑚𝑠 2 Como la velocidad varía sobre la sección transversal y no existe un flujo libre bien definido, es necesario trabajar con una velocidad media 𝑉 𝑚 cuando se trata de flujo interno. 𝑚=𝜌. 𝑉 𝑚 . 𝐴 𝑐 Así como la ausencia de una velocidad de flujo libre requiere el uso de una velocidad media, la ausencia de una temperatura fija de flujo libre implica una temperatura media. 𝑇 𝑚 = 𝑇 𝑚𝑒 + 𝑇 𝑚𝑠 2
FLUJO DE CALOR BALANCE DE ENERGIA 𝑄=𝑚. 𝐶 𝑝 .( 𝑇 𝑚𝑒 − 𝑇 𝑚𝑠 ) Realizando un balance de energía sobre el fluido, la transferencia de calor se puede expresar como: 𝑄=𝑚. 𝐶 𝑝 .( 𝑇 𝑚𝑒 − 𝑇 𝑚𝑠 )
CORRELACIONES CONDUCTO CIRCULAR FLUJO LAMINAR FLUJO TURBULENTO TABLA 6.6, Pág. 26
CORRELACIONES CONDUCTO NO CIRCULAR
CORRELACIONES CONDUCTO NO CIRCULAR
ANILLOS DE TUBOS CONCENTRICOS 𝑞 𝑖 = ℎ 𝑖 . 𝐴 𝑖 .( 𝑇𝑠 𝑖 − 𝑇 𝑚 ) 𝑞 𝑜 = ℎ 𝑜 . 𝐴 𝑜 .( 𝑇𝑠 𝑜 − 𝑇 𝑚 ) 𝑁𝑢 𝑖 = ℎ 𝑖 . 𝐷 ℎ 𝐾 𝑓 𝑁𝑢 𝑜 = ℎ 𝑜 . 𝐷 ℎ 𝐾 𝑓 𝐷 ℎ = 4.( 𝜋 4 )( 𝐷 𝑜 2 − 𝐷 𝑖 2 ) 𝜋. 𝐷 0 +𝜋. 𝐷 𝑖 = 𝐷 𝑜 − 𝐷 𝑖 Flujo Laminar