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Problema 6.43
Este problema trata de un parabrisas y su sistema de antiempanamiento.Piden calcular el coeficiente convectivo mnimo de la superficie interior nece-sario para prevenir la condensacion.
Figure 1: Diagrama del problema de la pag. 412 del Transferencia de Calorde Incropera
Estableciendo el balance de Energa:
S E+A=G
Solo con entradas y salidas, acumulacion y generacion nulas.
hoA(Ts,o T,o) hiA(Ts,i T,i) = 0
El area de transferencia es igual por lo tanto el termino A se cancela en laecuacion.
ho(Ts,o T,o) hi(Ts,i T,i) = 0 (1)
El coeficiente convectivo promedio de la superficie interior se despeja de
la ecuacion (1):
hi =ho(Ts,o T,o)
(Ts,i T,i) (2)
Para calcularho se usa la relacion del numero de Nusselt:
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ho= NukfL (3)
La funcion del numero de Nusselt:
Nu= 0.030Re0.8Pr1/3
Para unP r= 0.71 yRecalculado a partir de:
Re=V L
=
70mph 800mm
12.5 106 m2/s= 2.00274 106
El numero de Nusselt promedio en la superficie exterior y ho segun la
ecuacion (3):
Nu= 2943.34
ho =Nu0.023W/mK
0.8 m = 84.621W/m2K
Regresando a la ecuacion (2). Las temperaturas conocidas son:
T,o = 15C = 258.15 K
T,i= 50C = 323.15 K
Ts,i = 10 C = 283.15 K
Ts,i se considera como 10 , que es elTdp, temperatura mnima en la quese puede prevenir el empanamiento del parabrisas. Condicion que se da conun mnimo valor dehi
Ts,o se puede calcular estableciendo un circuito termico:Donde:
Ts,o T,o1/ho
= Ts,i T,i1/ho+ t/kf
Despejando Ts,o:
Ts,o= Ts,i
T
,i1/ho+ t/kg
(1/ho) + T,o (4)
Con el valor anteriormente calculado de ho, las temperaturas del prob-lema, t = 6 mm y kg = 1.4 W/mK obtenido de la Tabla A.3 para el vidriocomo material comun:
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Ts,o= 276.50 KAhora la ecuacion (2) se puede resolver:
hi=84.621W/m2K(276.50 258.15)K
(283.15 323.15)K = 38.77 W/m2K
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