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Coeficiente de transferencia de calor por convección, Elaborado por: Erazo…
Coeficiente de transferencia de calor por convección
Conceptos
-
hh
, coeficiente individual de transmisión de calor en el fluido caliente.
-
hc
, coeficiente individual de transmisión de calor en el fluido frío (Doran, 1995).
Dependen del espesor de las capas límite de los fluidos (Doran, 1995).
En función
Del número de
Reynolds (Re)
en la convección forzada y del de
Grashof (Gr)
en la convección natural (Cengel, 2007).
En la convección natural los coeficientes suelen ser más bajos que los hallados en la convección forzada.
Parámetro
Gr/Re^2
Importancia de la convección natural en relación con la forzada (Cengel, 2007).
Requiere
Soluciones numéricas o investigaciones experimentales.
Conjuntos de velocidades, longitudes de superficies, temperaturas de pared y temperaturas de la corriente libre.
Se obtiene la misma información al agrupar los datos en los números adimensionales
Re
y
Pr
(Cengel, 2007).
A su vez, dependen de la velocidad del fluido:
entre más alta sea ésta más alto es el coeficiente
(Cengel, 2007) y de propiedades como:
viscosidad y la conductividad térmica
(Doran, 1995).
Cálculo
Depende de la configuración del equipo de transmisión de calor, de las condiciones de flujo e incluso, de la geometría del flujo de fluido (Doran, 1995).
Distintas ecuaciones en relación a la geometría del flujo de los fluidos caliente y frío.
En
flujos en tuberías
o
recipientes agitados
se calculan mediante
correlaciones empíricas
.
Números adimensionales
Forma general de las correlaciones es el número de Nusselt (Nu)
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Transferencia de calor por convección
Donde
-
h
, coeficiente de transferencia de calor por convección.
-
As
, área superficial de transferencia de calor.
-
Ts
, temperatura superficial.
-
T
, temperatura de la corriente libre.
Cálculo
Flujos en tuberías
o
recipientes agitados
Flujo por el interior de tuberías sin cambio de fase
Convección forzada en tuberías.
Válida para calentamiento y el enfriamiento de líquidos con viscosidad similar a la del agua (Doran, 1995).
Condiciones
Para líquidos muy viscosos.
Flujo por el exterior de tuberías sin cambio de fase
Grado de turbulencia depende de la disposición geométrica de los tubos y de las placas deflectoras (Cengel, 2007).
Fluidos perpendiculares a una bancada de tubos de más de diez filas (Doran, 1995).
Condiciones
Remax
es el número de Reynolds
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Donde C=0.33 para tubos al tresbolillo y C=0.26 para tubos alineados.
-Grado de turbulencia es considerablemente inferior para tubos alineados que en tubos al tresbolillo.
-Área de flujo a través de una bancada de tubos al tresbolillo varía continuamente por lo resulta difícil de analizar.
Líquidos agitados
Depende del grado de agitación y de las propiedades del fluido (Doran, 1995).
Transmisión de calor hacia o desde un serpentín helicoidal inmerso en el tanque.
Donde
-
Rei
, Reynolds de rodetes.
-
D
, diámetro interior del tanque.
-Viscosidad de la pared
μw
, igual a la viscosidad del resto del fluido
μb
(fluidos de baja viscosidad).
Si se utiliza una camisa.
Elaborado por: Erazo, J. (2021).
