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Facultad de ciencias quiacutemicas
Experiencia EducativaOperaciones de Transferencia de Calor
Docente
Dr Miguel Angel Morales Cabrera
Presenta
Fidel Valerio Gonzaacutelez herrera
Seccioacuten y Grupo
IQ-3-VI
Poza Rica Ver a 14 abril del 2015 Fecha
1-Aceite de motor caliente fluye sobre una placa plana La fuerza de arrastre total y la tasa de transferencia de calor por unidad de anchura de la placa estaacuten por determinar
Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento son estables 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr=5x105 3 efectos de la radiacioacuten son insignificantes
Propiedades Las propiedades del aceite de motor a la temperatura de peliacutecula (Ts + T1048678)2=(80+30)2=55degc =328degk (tabla A-13)
ρ = 867 kgm3
k= 0141 Wm C
pr= 1505
V=123x10-6m2s
Nre=VLv
=( 3ms
)(6m)
123 x 10minus6m 2s=14634146
Cf=1328NRe-05=1328(14634146)-05=347x10-3
FD=CFAs ρ v infin2
2=( 347 x 10minus3 ) (6 x1m2 )
( 867kgm3 )( 3m
s )2
2=813 N
Nu =hLK
=0664 R EL05Pr13=iquest0664(14634146iquest05 iquest
h=KLNu=
00141wmdeg c6m
(2908 )=683 wmdeg c
Q=hAS(TinfinminusTS iquest=iquest(683WMdeg c
iquest (6 X 1m2 ) (80minus30 ) degc=205 x 104w=2005 kw
2- La superficie superior de un bloque caliente a refrigerar por aire forzado La tasa de transferencia de calor ha de ser determinado para dos casos
Suposiciones1 las condiciones de funcionamiento estable 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr=5x105 3 los Efectos de la radiacioacuten son despreciables 4 El aire es un gas ideal con Propiedades constantes
Propiedades La presioacuten atmosfeacuterica en atmosferas es
P=(834kpa)1atm
101325 kpa=iquest0823atm
Para un gas ideal la conductividad teacutermica y el nuacutemero de Prandtl son independientes de la presioacuten pero la viscosidad cinemaacutetica es inversamente proporcional a la presioacuten Con estas consideraciones las propiedades del aire a 0823 atm y en la temperatura de la peliacutecula de (120 + 30) 2 = 75degC son (Tabla A-15)
K=002917wmdeg c
V=v1atmPatm=(2046x10minus5m2s iquest0823=2486 x 10minus5m2 s
Pr=07166
Nre=VLv
=(6m s )(8m)
2486 x 10minus5m2s=193081255
Nu =hLK
=(0037 realL08minus871 )Pr13=iquest
h=KLNu=
002917wmdegc8m
(2757 )=1005 wmdeg c
As=WL=(25m)(8m)=20m2
Q=hAS(TinfinminusTS iquest=iquest(1005Wmdegc)(20m2iquest (120minus30 ) degc=18100w=1810 kw
3- Un camioacuten de refrigeracioacuten estaacute viajando a 55 mph La temperatura media de la superficie exterior del refrigerador compartimento del camioacuten se va a determinar
Suposiciones1 las condiciones de funcionamiento son estables 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr = 5x105 3 los efectos de la radiacioacuten son insignificantes 4 El aire es un gas ideal con propiedades constantes 5 La presioacuten atmosfeacuterica local es de 1 atm
Propiedades suponiendo que la temperatura de la peliacutecula sean aproximadamente 80degF las propiedades del aire a esta temperatura y 1 atm son (Tabla A-15E)
4- Un tubo de vapor se expone al aire ventoso La tasa de peacuterdida de calor del vapor se determinoacute
1 las condiciones de funcionamiento estable 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes
Propiedades de las propiedades del aire a 1 atm y la temperatura de la peliacutecula (Ts + T1048678) 2 = (90 + 7) 2 = 485degC (TablaA-15)
real=VDv
=( 50km
h)( 1000m
km)(3600 s
h)(008m)
1784 x 10minus5m2s=6288 x104
Nu=hDk =03+
062real05Pr13
(1+( 04Pr )
23 )1
4
iquest
=03+062iquestiquest=1591
h= kDNu=
002724Wm
ordmC
008m (1591)=5417Wm^2ordmC
As=πDL=π (008m ) (1m )=02513m2
Qconv=hAs (Ts-T)=(5417Wm^2ordmC)(2513m^2)(90-7)ordmC=1130W
5- Una bola de acero inoxidable caliente es enfriado por aire forzado El coeficiente de transferencia de calor por conveccioacuten media y el tiempo de enfriamiento se ha de determinar
a) Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento estable b) Suposicioacuten 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables c) Suposicioacuten 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes d) Suposicioacuten 4 La temperatura de la superficie exterior de la bola es uniforme
en todo momento
Las propiedades a la temperatura media de la superficie es (350 + 250) 2 = 300C y las propiedades del aire a 1 atm de presioacuten y la temperatura del flujo libre de 30C son (Tabla A-15)
real=U D =
(1872x 10minus5 kgm seg ) (015m )
1608 x10minus5m2
seg
=5597 x 104
Nnu=2+[04 real12+006real
23 ]Num Prandtl04 (s )
1 4=1456
h= kDNu=( 002588 W
mC015m ) (1456 )=2512W m2C
As=D2=(015m)2=00706m2
Q=hAs (TminusTs )=4795W
m=v=D3
6=1423 kg
Qtotal=mCp (T 1minusT 2 )=(1423 kg )( 2934 x10minus5 kgm seg )=63824 J
t=QQ
= 63824 J4795 J seg
=2372minutos
1-Aceite de motor caliente fluye sobre una placa plana La fuerza de arrastre total y la tasa de transferencia de calor por unidad de anchura de la placa estaacuten por determinar
Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento son estables 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr=5x105 3 efectos de la radiacioacuten son insignificantes
Propiedades Las propiedades del aceite de motor a la temperatura de peliacutecula (Ts + T1048678)2=(80+30)2=55degc =328degk (tabla A-13)
ρ = 867 kgm3
k= 0141 Wm C
pr= 1505
V=123x10-6m2s
Nre=VLv
=( 3ms
)(6m)
123 x 10minus6m 2s=14634146
Cf=1328NRe-05=1328(14634146)-05=347x10-3
FD=CFAs ρ v infin2
2=( 347 x 10minus3 ) (6 x1m2 )
( 867kgm3 )( 3m
s )2
2=813 N
Nu =hLK
=0664 R EL05Pr13=iquest0664(14634146iquest05 iquest
h=KLNu=
00141wmdeg c6m
(2908 )=683 wmdeg c
Q=hAS(TinfinminusTS iquest=iquest(683WMdeg c
iquest (6 X 1m2 ) (80minus30 ) degc=205 x 104w=2005 kw
2- La superficie superior de un bloque caliente a refrigerar por aire forzado La tasa de transferencia de calor ha de ser determinado para dos casos
Suposiciones1 las condiciones de funcionamiento estable 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr=5x105 3 los Efectos de la radiacioacuten son despreciables 4 El aire es un gas ideal con Propiedades constantes
Propiedades La presioacuten atmosfeacuterica en atmosferas es
P=(834kpa)1atm
101325 kpa=iquest0823atm
Para un gas ideal la conductividad teacutermica y el nuacutemero de Prandtl son independientes de la presioacuten pero la viscosidad cinemaacutetica es inversamente proporcional a la presioacuten Con estas consideraciones las propiedades del aire a 0823 atm y en la temperatura de la peliacutecula de (120 + 30) 2 = 75degC son (Tabla A-15)
K=002917wmdeg c
V=v1atmPatm=(2046x10minus5m2s iquest0823=2486 x 10minus5m2 s
Pr=07166
Nre=VLv
=(6m s )(8m)
2486 x 10minus5m2s=193081255
Nu =hLK
=(0037 realL08minus871 )Pr13=iquest
h=KLNu=
002917wmdegc8m
(2757 )=1005 wmdeg c
As=WL=(25m)(8m)=20m2
Q=hAS(TinfinminusTS iquest=iquest(1005Wmdegc)(20m2iquest (120minus30 ) degc=18100w=1810 kw
3- Un camioacuten de refrigeracioacuten estaacute viajando a 55 mph La temperatura media de la superficie exterior del refrigerador compartimento del camioacuten se va a determinar
Suposiciones1 las condiciones de funcionamiento son estables 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr = 5x105 3 los efectos de la radiacioacuten son insignificantes 4 El aire es un gas ideal con propiedades constantes 5 La presioacuten atmosfeacuterica local es de 1 atm
Propiedades suponiendo que la temperatura de la peliacutecula sean aproximadamente 80degF las propiedades del aire a esta temperatura y 1 atm son (Tabla A-15E)
4- Un tubo de vapor se expone al aire ventoso La tasa de peacuterdida de calor del vapor se determinoacute
1 las condiciones de funcionamiento estable 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes
Propiedades de las propiedades del aire a 1 atm y la temperatura de la peliacutecula (Ts + T1048678) 2 = (90 + 7) 2 = 485degC (TablaA-15)
real=VDv
=( 50km
h)( 1000m
km)(3600 s
h)(008m)
1784 x 10minus5m2s=6288 x104
Nu=hDk =03+
062real05Pr13
(1+( 04Pr )
23 )1
4
iquest
=03+062iquestiquest=1591
h= kDNu=
002724Wm
ordmC
008m (1591)=5417Wm^2ordmC
As=πDL=π (008m ) (1m )=02513m2
Qconv=hAs (Ts-T)=(5417Wm^2ordmC)(2513m^2)(90-7)ordmC=1130W
5- Una bola de acero inoxidable caliente es enfriado por aire forzado El coeficiente de transferencia de calor por conveccioacuten media y el tiempo de enfriamiento se ha de determinar
a) Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento estable b) Suposicioacuten 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables c) Suposicioacuten 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes d) Suposicioacuten 4 La temperatura de la superficie exterior de la bola es uniforme
en todo momento
Las propiedades a la temperatura media de la superficie es (350 + 250) 2 = 300C y las propiedades del aire a 1 atm de presioacuten y la temperatura del flujo libre de 30C son (Tabla A-15)
real=U D =
(1872x 10minus5 kgm seg ) (015m )
1608 x10minus5m2
seg
=5597 x 104
Nnu=2+[04 real12+006real
23 ]Num Prandtl04 (s )
1 4=1456
h= kDNu=( 002588 W
mC015m ) (1456 )=2512W m2C
As=D2=(015m)2=00706m2
Q=hAs (TminusTs )=4795W
m=v=D3
6=1423 kg
Qtotal=mCp (T 1minusT 2 )=(1423 kg )( 2934 x10minus5 kgm seg )=63824 J
t=QQ
= 63824 J4795 J seg
=2372minutos
2- La superficie superior de un bloque caliente a refrigerar por aire forzado La tasa de transferencia de calor ha de ser determinado para dos casos
Suposiciones1 las condiciones de funcionamiento estable 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr=5x105 3 los Efectos de la radiacioacuten son despreciables 4 El aire es un gas ideal con Propiedades constantes
Propiedades La presioacuten atmosfeacuterica en atmosferas es
P=(834kpa)1atm
101325 kpa=iquest0823atm
Para un gas ideal la conductividad teacutermica y el nuacutemero de Prandtl son independientes de la presioacuten pero la viscosidad cinemaacutetica es inversamente proporcional a la presioacuten Con estas consideraciones las propiedades del aire a 0823 atm y en la temperatura de la peliacutecula de (120 + 30) 2 = 75degC son (Tabla A-15)
K=002917wmdeg c
V=v1atmPatm=(2046x10minus5m2s iquest0823=2486 x 10minus5m2 s
Pr=07166
Nre=VLv
=(6m s )(8m)
2486 x 10minus5m2s=193081255
Nu =hLK
=(0037 realL08minus871 )Pr13=iquest
h=KLNu=
002917wmdegc8m
(2757 )=1005 wmdeg c
As=WL=(25m)(8m)=20m2
Q=hAS(TinfinminusTS iquest=iquest(1005Wmdegc)(20m2iquest (120minus30 ) degc=18100w=1810 kw
3- Un camioacuten de refrigeracioacuten estaacute viajando a 55 mph La temperatura media de la superficie exterior del refrigerador compartimento del camioacuten se va a determinar
Suposiciones1 las condiciones de funcionamiento son estables 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr = 5x105 3 los efectos de la radiacioacuten son insignificantes 4 El aire es un gas ideal con propiedades constantes 5 La presioacuten atmosfeacuterica local es de 1 atm
Propiedades suponiendo que la temperatura de la peliacutecula sean aproximadamente 80degF las propiedades del aire a esta temperatura y 1 atm son (Tabla A-15E)
4- Un tubo de vapor se expone al aire ventoso La tasa de peacuterdida de calor del vapor se determinoacute
1 las condiciones de funcionamiento estable 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes
Propiedades de las propiedades del aire a 1 atm y la temperatura de la peliacutecula (Ts + T1048678) 2 = (90 + 7) 2 = 485degC (TablaA-15)
real=VDv
=( 50km
h)( 1000m
km)(3600 s
h)(008m)
1784 x 10minus5m2s=6288 x104
Nu=hDk =03+
062real05Pr13
(1+( 04Pr )
23 )1
4
iquest
=03+062iquestiquest=1591
h= kDNu=
002724Wm
ordmC
008m (1591)=5417Wm^2ordmC
As=πDL=π (008m ) (1m )=02513m2
Qconv=hAs (Ts-T)=(5417Wm^2ordmC)(2513m^2)(90-7)ordmC=1130W
5- Una bola de acero inoxidable caliente es enfriado por aire forzado El coeficiente de transferencia de calor por conveccioacuten media y el tiempo de enfriamiento se ha de determinar
a) Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento estable b) Suposicioacuten 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables c) Suposicioacuten 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes d) Suposicioacuten 4 La temperatura de la superficie exterior de la bola es uniforme
en todo momento
Las propiedades a la temperatura media de la superficie es (350 + 250) 2 = 300C y las propiedades del aire a 1 atm de presioacuten y la temperatura del flujo libre de 30C son (Tabla A-15)
real=U D =
(1872x 10minus5 kgm seg ) (015m )
1608 x10minus5m2
seg
=5597 x 104
Nnu=2+[04 real12+006real
23 ]Num Prandtl04 (s )
1 4=1456
h= kDNu=( 002588 W
mC015m ) (1456 )=2512W m2C
As=D2=(015m)2=00706m2
Q=hAs (TminusTs )=4795W
m=v=D3
6=1423 kg
Qtotal=mCp (T 1minusT 2 )=(1423 kg )( 2934 x10minus5 kgm seg )=63824 J
t=QQ
= 63824 J4795 J seg
=2372minutos
3- Un camioacuten de refrigeracioacuten estaacute viajando a 55 mph La temperatura media de la superficie exterior del refrigerador compartimento del camioacuten se va a determinar
Suposiciones1 las condiciones de funcionamiento son estables 2 El nuacutemero de Reynolds criacutetico es Recr = 5x105 3 los efectos de la radiacioacuten son insignificantes 4 El aire es un gas ideal con propiedades constantes 5 La presioacuten atmosfeacuterica local es de 1 atm
Propiedades suponiendo que la temperatura de la peliacutecula sean aproximadamente 80degF las propiedades del aire a esta temperatura y 1 atm son (Tabla A-15E)
4- Un tubo de vapor se expone al aire ventoso La tasa de peacuterdida de calor del vapor se determinoacute
1 las condiciones de funcionamiento estable 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes
Propiedades de las propiedades del aire a 1 atm y la temperatura de la peliacutecula (Ts + T1048678) 2 = (90 + 7) 2 = 485degC (TablaA-15)
real=VDv
=( 50km
h)( 1000m
km)(3600 s
h)(008m)
1784 x 10minus5m2s=6288 x104
Nu=hDk =03+
062real05Pr13
(1+( 04Pr )
23 )1
4
iquest
=03+062iquestiquest=1591
h= kDNu=
002724Wm
ordmC
008m (1591)=5417Wm^2ordmC
As=πDL=π (008m ) (1m )=02513m2
Qconv=hAs (Ts-T)=(5417Wm^2ordmC)(2513m^2)(90-7)ordmC=1130W
5- Una bola de acero inoxidable caliente es enfriado por aire forzado El coeficiente de transferencia de calor por conveccioacuten media y el tiempo de enfriamiento se ha de determinar
a) Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento estable b) Suposicioacuten 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables c) Suposicioacuten 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes d) Suposicioacuten 4 La temperatura de la superficie exterior de la bola es uniforme
en todo momento
Las propiedades a la temperatura media de la superficie es (350 + 250) 2 = 300C y las propiedades del aire a 1 atm de presioacuten y la temperatura del flujo libre de 30C son (Tabla A-15)
real=U D =
(1872x 10minus5 kgm seg ) (015m )
1608 x10minus5m2
seg
=5597 x 104
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23 ]Num Prandtl04 (s )
1 4=1456
h= kDNu=( 002588 W
mC015m ) (1456 )=2512W m2C
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Q=hAs (TminusTs )=4795W
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6=1423 kg
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t=QQ
= 63824 J4795 J seg
=2372minutos
4- Un tubo de vapor se expone al aire ventoso La tasa de peacuterdida de calor del vapor se determinoacute
1 las condiciones de funcionamiento estable 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes
Propiedades de las propiedades del aire a 1 atm y la temperatura de la peliacutecula (Ts + T1048678) 2 = (90 + 7) 2 = 485degC (TablaA-15)
real=VDv
=( 50km
h)( 1000m
km)(3600 s
h)(008m)
1784 x 10minus5m2s=6288 x104
Nu=hDk =03+
062real05Pr13
(1+( 04Pr )
23 )1
4
iquest
=03+062iquestiquest=1591
h= kDNu=
002724Wm
ordmC
008m (1591)=5417Wm^2ordmC
As=πDL=π (008m ) (1m )=02513m2
Qconv=hAs (Ts-T)=(5417Wm^2ordmC)(2513m^2)(90-7)ordmC=1130W
5- Una bola de acero inoxidable caliente es enfriado por aire forzado El coeficiente de transferencia de calor por conveccioacuten media y el tiempo de enfriamiento se ha de determinar
a) Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento estable b) Suposicioacuten 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables c) Suposicioacuten 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes d) Suposicioacuten 4 La temperatura de la superficie exterior de la bola es uniforme
en todo momento
Las propiedades a la temperatura media de la superficie es (350 + 250) 2 = 300C y las propiedades del aire a 1 atm de presioacuten y la temperatura del flujo libre de 30C son (Tabla A-15)
real=U D =
(1872x 10minus5 kgm seg ) (015m )
1608 x10minus5m2
seg
=5597 x 104
Nnu=2+[04 real12+006real
23 ]Num Prandtl04 (s )
1 4=1456
h= kDNu=( 002588 W
mC015m ) (1456 )=2512W m2C
As=D2=(015m)2=00706m2
Q=hAs (TminusTs )=4795W
m=v=D3
6=1423 kg
Qtotal=mCp (T 1minusT 2 )=(1423 kg )( 2934 x10minus5 kgm seg )=63824 J
t=QQ
= 63824 J4795 J seg
=2372minutos
5- Una bola de acero inoxidable caliente es enfriado por aire forzado El coeficiente de transferencia de calor por conveccioacuten media y el tiempo de enfriamiento se ha de determinar
a) Suposicioacuten 1 las condiciones de funcionamiento estable b) Suposicioacuten 2 Efectos de la radiacioacuten son despreciables c) Suposicioacuten 3 El aire es un gas ideal con propiedades constantes d) Suposicioacuten 4 La temperatura de la superficie exterior de la bola es uniforme
en todo momento
Las propiedades a la temperatura media de la superficie es (350 + 250) 2 = 300C y las propiedades del aire a 1 atm de presioacuten y la temperatura del flujo libre de 30C son (Tabla A-15)
real=U D =
(1872x 10minus5 kgm seg ) (015m )
1608 x10minus5m2
seg
=5597 x 104
Nnu=2+[04 real12+006real
23 ]Num Prandtl04 (s )
1 4=1456
h= kDNu=( 002588 W
mC015m ) (1456 )=2512W m2C
As=D2=(015m)2=00706m2
Q=hAs (TminusTs )=4795W
m=v=D3
6=1423 kg
Qtotal=mCp (T 1minusT 2 )=(1423 kg )( 2934 x10minus5 kgm seg )=63824 J
t=QQ
= 63824 J4795 J seg
=2372minutos
Qtotal=mCp (T 1minusT 2 )=(1423 kg )( 2934 x10minus5 kgm seg )=63824 J
t=QQ
= 63824 J4795 J seg
=2372minutos
