aceite de motor caliente fluye sobre una placa plana

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Facultad de ciencias químicas Experiencia Educativa: Operaciones de Transferencia de Calor Docente: Dr. Miguel Angel Morales Cabrera Presenta: Fidel Valerio González herrera Sección y Grupo: IQ-3-VI Poza Rica, Ver., a 14 abril del 2015 Fecha

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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

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

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