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Determine el coeficiente de intercambio de calor térmico por convección sobre superficies de diferentes geometrías usando la ley de enfriamiento de Newton y las correlaciones.
Superficie (Material: Aluminio) DimensionesCilindro Ø= 24.5 mm L= 200mmEsfera Ø= 78,5mm
Esfera
Datos:K aluminio = 209,3 w/mkTsuperficie = 49°CTambiente = 23°CV= 43,5VI= 0,6AV= 4,4m/s
P=V ×IP=43,5V ×0,6 AP=26,1W=Qc
Qc=hc× A (Tsup−Tamb)26,1W=hc×4 π (0,0392m)2(49° C−23 °C )
hc=52,01W /m ² K
Aire
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Usando las correlaciones
Propiedades del aire a 23°C = 296Kμambiente = 18,266 x 10-6 Kg/msK= 0,02646 W/mkPr= 0,69V= 15,304 x 10-6 m2/s
Propiedades del aire a 49°C = 322Kμs= 19,37 x 10-6 Kg/ms
ℜ=V ×Dv
ℜ= 4,4m /s×0,0784m0,000015304m2/ sℜ=22540,51
N esf=ht ×DK
=2+[0,4 2√ℜ+0,063√(ℜ) ² ]Pr0,4( μambienteμ s )
0,25
Nesf=93,68
h t=Nesf × KD
h t=31,57W /m ² K
%E=|ht−hc|
ht
%E=|31,57W /m ² K−52,01W /m ² K|
31,57W /m ² K×100 %
%E=64,74 %
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Datos:
K aluminio = 209,3 w/mkTsuperficie = 39°CTambiente = 29°CV= 29,5VI= 0,6AV= 4,4m/s
P=V ×IP=29,5V ×0,6 AP=17,7W=Qc
Qc=hc× A (Tsup−Tamb)17,7W=hc×2π (0,01225m )(0,2m)(39 ° C−29 °C)
hc=114,98W /m ²K
Aire
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Usando las correlaciones
Tp=Tsup+Tamb2
Tp=39 ° C+29 °C2
Tp=34 °C=307K
Propiedades del aire a 34°C = 307KK= 0,0271 W/mkPr= 0,69V= 18,73 x 10-6 m2/s
ℜ=V ×Dv
ℜ=4,4m / s×0,0245m0,00001873m2 /sℜ=5755,47
Ncil=ht × DK
=0,3+ 0,62 2√ℜ× Pr0,33
[1+ 3√( 0,4Pr )
2]0,25
Ncil=36,725
Ncil=ht × DK
ht= Nesf × KD
ht=40,62W /m ² K
%E=|ht−hc|
ht
%E=|40 ,7 2W /m ² K−1 1 4,98W /m ²K|
40,72W /m ² K×100 %
%E=182,36 %