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Formulario de fenómenos de transporte, Apuntes de Termodinámica

Segundo formulario de fenómenos de transporte, específicamente en Transferencia de masa y calor

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 17/09/2022

andrea-renteria-5
andrea-renteria-5 🇨🇴

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bg1
CONVECCIÓN FORZADA EXTERNA
Flujo paralelo a una placa plana a Ts cte
Placa completa
Placa con zona laminar y turbulenta
Metales líquidos
Flux uniforme de calor (qs cte)
Flujo a través de cilindros y esferas
Laminar: 𝑁𝑢=𝑥𝑥
𝑘=0.332𝑅𝑒𝑥
0.5𝑃𝑟13
𝑃𝑟>0.6
Turbulento: 𝑁𝑢𝑥=𝑥𝑥
𝑘=0.0296𝑅𝑒𝑥
0.8𝑃𝑟13
0.6 𝑃𝑟60 ; 5𝑥105𝑅𝑒𝑥107
ⱴ: 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎
𝑣:𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑉:𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝐴ք:Á𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑝𝑒𝑛. 𝑎𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
Laminar: 𝑁𝑢=ℎ𝐿
𝑘=0.664𝑅𝑒𝐿
0.5𝑃𝑟13
𝑅𝑒𝐿<5𝑥105
Turbulento: 𝑁𝑢𝑥=ℎ𝐿
𝑘=0.037𝑅𝑒𝑥
0.8𝑃𝑟13
0.6 𝑃𝑟60 ; 5𝑥105𝑅𝑒𝐿107
𝑁𝑢=ℎ𝐿
𝑘=(0.037𝑅𝑒𝐿
0.5871)𝑃𝑟13
0.6 𝑃𝑟60 ; 5𝑥105𝑅𝑒𝐿107
𝑁𝑢𝑥=0.565(𝑅𝑒𝑥𝑃𝑟)1/2 𝑃𝑟<0.5
𝑅𝑒𝑥=𝜌𝑣𝑥
𝜇=𝑣𝑥
Laminar: 𝑁𝑢𝑥=0.453𝑅𝑒𝑥
0.5𝑃𝑟13
𝑃𝑟>0.6 ; 𝑅𝑒𝑥<5𝑥105
Turbulento: 𝑁𝑢𝑥=0.0308𝑅𝑒𝑥
0.8𝑃𝑟13
0.6 𝑃𝑟60
𝑁𝑢𝑐𝑖𝑙 =ℎ𝐷
𝑘=0.3+ 0.62𝑅𝑒12
𝑃𝑟13
[1+(0.4
𝑃𝑟)23
]14
[1+(𝑅𝑒
282000)58
]45
𝑇𝑓𝑖𝑙𝑚 =𝑇𝑠+𝑇
2
𝑃𝑟=
𝛼=𝜇𝐶𝑝
𝑘
𝑅𝑒,𝑃𝑟 >0.2
𝑁𝑢𝑒𝑠𝑓 =ℎ𝐷
𝑘=2+[0.4𝑅𝑒12
+0.06𝑅𝑒23
]𝑃𝑟0.4(𝜇
𝜇𝑠)14
3.5𝑅𝑒80 000
0.7𝑃𝑟380
𝑅𝑒𝑥,𝑐𝑟 =𝜌𝑣𝑥𝑐𝑟
𝜇=5𝑥105
𝑣= 𝑚󰇗
𝜌𝐴ք
pf3
pf4

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¡Descarga Formulario de fenómenos de transporte y más Apuntes en PDF de Termodinámica solo en Docsity!

CONVECCIÓN FORZADA EXTERNA

• Flujo paralelo a una placa plana a Ts cte

• Placa completa

• Placa con zona laminar y turbulenta

• Metales líquidos

• Flux uniforme de calor (qs cte)

• Flujo a través de cilindros y esferas

Laminar: 𝑁𝑢 =

𝑥

𝑥

𝑘

𝑥

  1. 5

1

3

Turbulento: 𝑁𝑢

𝑥

𝑥

𝑥

𝑘

𝑥

  1. 8

1

3

5

𝑥

7

ⱴ: 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎

𝑣: 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑

𝑉: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

𝐴

ք

: Á𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑝𝑒𝑛. 𝑎𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜

Laminar: 𝑁𝑢 =

ℎ𝐿

𝑘

𝐿

  1. 5

1

3

𝐿

5

Turbulento: 𝑁𝑢

𝑥

ℎ𝐿

𝑘

𝑥

  1. 8

1

3

5

𝐿

7

𝐿

  1. 5

1

3

5

𝐿

7

𝑥

𝑥

1 / 2

𝑥

Laminar: 𝑁𝑢

𝑥

𝑥

  1. 5

1

3

𝑥

5

Turbulento: 𝑁𝑢

𝑥

𝑥

  1. 8

1

3

𝑁𝑢

𝑐𝑖𝑙

=

ℎ𝐷

𝑘

= 0. 3 +

  1. 62 𝑅𝑒

1

2

𝑃𝑟

1

3

[ 1 + (

  1. 4

𝑃𝑟

)

2

3

]

1

4

[ 1 + (

𝑅𝑒

282000

)

5

8

]

4

5

𝑠

𝑠

𝑓𝑖𝑙𝑚

𝑠

𝑅𝑒, 𝑃𝑟 > 0. 2

𝑁𝑢

𝑒𝑠𝑓

=

ℎ𝐷

𝑘

= 2 + [ 0. 4 𝑅𝑒

1

2

    1. 06 𝑅𝑒

2

3

] 𝑃𝑟

  1. 4

(

𝜇

𝜇

𝑠

)

1

4

  1. 5 ≤ 𝑅𝑒 ≤ 80 000

  2. 7 ≤ 𝑃𝑟 ≤ 380

𝑥,𝑐𝑟

𝑐𝑟

5

ք

CONVECCIÓN FORZADA INTERNA

• Flux de calor constante en la superficie

• Temperatura de la superficie constante

• Flux y NTU para Ts cte

• Régimen turbulento Re > 10 000

ⱴ: 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎

𝑣: 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑

𝑉: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

𝐴

𝐶

: Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑣. 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜

𝐴

𝑠

: Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑎 𝑙𝑎

𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟

𝑇

𝑖

: 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

𝑇

𝑒

: 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎

𝐴

ք

: Á𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑝𝑒𝑛. 𝑎𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜

𝑠

𝑠

𝑒

𝑖

𝑒

𝑖

𝑠

𝑠

𝑠

𝑠

𝑚 𝑥

𝑠

𝑚

𝑠

𝑒

𝑖

𝑠

𝑙𝑚

𝑒

𝑖

𝑒

𝑠

𝑠

𝑖

) exp (

𝑠

𝑙𝑚

𝑖

𝑒

ln [

𝑠

𝑒

𝑠

𝑖

]

𝑒

𝑖

ln (

𝑒

𝑖

𝑒

𝑠

𝑒

𝑖

𝑠

𝑖

𝑏

𝑖

𝑒

  1. 8

𝑛

𝑝𝑟𝑜𝑚

𝑝𝑟𝑜𝑚

Diámetro hidráulico

➢ Tubo circular

𝐷

= 𝐷

➢ Ducto cuadrado

𝐷

= 𝑎

➢ Ducto rectangular

𝐷

=

2 𝑎

𝑎 + 𝑏

𝑁𝑇𝑈 =

ℎ𝐴

𝑠

𝑚̇ 𝐶𝑝

𝑇

𝑒

°𝐶

100

ք

ք

INTERCAMBIADORES DE CALOR

MÉTODO LMTD

MÉTODO NTU

• Flujo paralelo

1

ℎ,𝑒𝑛𝑡

𝑐,𝑒𝑛𝑡

2

ℎ,𝑠𝑎𝑙

𝑐,𝑠𝑎𝑙

• Flujo en contraflujo

1

ℎ,𝑒𝑛𝑡

𝑐,𝑠𝑎𝑙

2

ℎ,𝑠𝑎𝑙

𝑐,𝑒𝑛𝑡

• Pasos múltiples y flujo cruzado

𝑠

𝑙𝑚,𝐶𝐹

𝑠

𝑙𝑚

𝑙𝑚

1

2

ln (

1

2

𝑖

0

𝑖

0

𝐹𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑓𝑟í𝑜 → 𝑄

𝑐

𝑝𝑐

𝑐,𝑠𝑎𝑙

𝑐,𝑒𝑛𝑡

𝑝ℎ

ℎ,𝑒𝑛𝑡

ℎ,𝑠𝑎𝑙

máx

𝑚í𝑛

𝑚á𝑥

𝑚á𝑥

ℎ,𝑒𝑛𝑡

𝑐,𝑒𝑛𝑡

𝑚á𝑥

𝑚í𝑛

ℎ,𝑒𝑛𝑡

𝑐,𝑒𝑛𝑡

𝑐

𝑐

𝑝𝑐

𝑝ℎ

𝑐

𝑐,𝑠𝑎𝑙

𝑐,𝑒𝑛𝑡

ℎ,𝑒𝑛𝑡

ℎ,𝑠𝑎𝑙

𝑠

𝑚í𝑛

𝑚í𝑛

𝑚á𝑥

2

1

1

1

1

2

2

1

ք