Análisis del flujo alrededor de un cilindro - Prof. Marquez, Ejercicios de Calor y Transferencia de Masa

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Ejercicio flujo alrededor de un

cilindro

Angelo Varela Lizcano

Mishel Porras Ariza

Ejemplo flujo alrededor de un cilindro Se han efectuado experimentos sobre un cilindro metálico de 12.7 mm de diámetro y 94 mm de longitud. El cilindro se calienta internamente mediante un calentador eléctrico y se sujeta a un flujo cruzado de aire en un túnel de viento de baja velocidad. En un conjunto especifico de condiciones de operación en que la velocidad y temperatura del aire a contracorriente se mantuvieron a V = 10 m/s y 26,2°C, respectivamente, se midió que la disipación de potencia del calentador fue P = 46 W, mientras que la temperatura superficial del cilindro se determino como Ts = 128,4°C. Se estima que 15% de la disipación de potencia se pierde a través del efecto acumulado de la radiación superficial y de la conducción a través de los extremos. a). Determine el coeficiente de transferencia de calor por convección a partir de las observaciones experimentales. b). Compare el resultado experimental con el coeficiente de convección calculado a partir de una correlación apropiada.

Encontrar:

1. Coeficiente de conveccion asociado con las condiciones de operacion.

2. Coeficiente de conveccion a partir dc una correlacion apropiada.

Suposiciones :

1. Condiciones de estado estable.
2. Temperatura superficial uniforme del cilindro. Análisis del a): 1.es necesaria la determinación del área longitudinal del cilindro:
3. A continuación procedemos a determinar el valor del coeficiente convectivo de transferencia de calor pero a partir de datos experimentales.

Análisis del b): Debemos identificar si el flujo que estamos evaluando es interno o externo; como es aire que se hace circular sobre la superficie de un tubo que se calienta internamente mediante una resistencia entonces es flujo externo. Por lo que debemos seleccionar en la tabla una ecuación para tubería circular y para flujo externo. 1.Al trabajar con la relación de Zhukauskas, ecuación 7. Esta ecuación se encuentra en función de unas constantes m y C las cuales pueden obtener de la siguiente tabla:

Remplazando los datos en la ecuación de NReD, son da de la siguiente manera: Los datos de la viscosidad cinemática del fluido se pueden sacar de la siguiente tabla:

Una vez evaluado cada uno de los parámetros y verificado el cumplimiento de las restricciones se aplica la ecuación del número de Nusselt, sabiendo que: Datos: Pr=0, n= 0, NReD=7,99*10^ Numero de prandtl evaluada a la T de la superficie: Prs=0,

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