ALGUNAS CORRELACIONES PARA CONVECCIÓN FORZADA EN

ALGUNAS CORRELACIONES PARA CONVECCIÓN FORZADA EN FLUJO EXTERNO
Adaptado de Incropera y DeWitt, “Fundamentos de Transferencia de Calor”, 4a edición, Prentice Hall,
y de Welty, Wicks y Wilson, “Fundamentos de Transferencia de Momento, Calor y Masa”, Editorial Limusa.
GEOMETRÍA
CORRELACIÓN
CONDICIONES
(0.5 < Pr < 50 excepto si se indica otro rango)
Placa plana con
flujo paralelo
  5 xRe x1/2
capa laminar,
  0.37 xRe x 1/5
capa turbulenta, local,
T   Pr 1/3
capa laminar térmica,
1/3
Nu x  0.332Re1/2
x Pr
capa laminar, local,
1/3
Nu L  0.664 Re1/2
L Pr
capa laminar, promedio,
1/2
Nu x  0.565Re1/2
x Pr
capa laminar, local,
1/3
Nu x  0.0296Re 4/5
x Pr
capa turbulenta, local,
1/3
Nu L   0.037Re 4/5
L  871 Pr
T f , Re x < 5×105
T f , 5×10 5 < Re x < 10 8
T f , Re x < 5×10 5
T f , Re x < 5×10 5
T f , Re L < 5×10 5
T f , Re x < 5×10 5, Pr < 0.04
T f , 5×10 5 < Re x < 10 8
capa laminar y turbulenta, promedio,
Tf ,
5×10 5 < Re L < 10 8
Cilindro en
flujo cruzado
Esfera
1/3
Nu D   0.473  0.528Re1/2
D  Pr
promedio,
T f , Re D < 500, Pr > 0.5
1/3
Nu D   0.506Re1/2
D  0.00141Re D  Pr
promedio,
T f , Re D > 500, Pr > 0.5
Nu D  C Re mD Pr1/3
promedio,
T f , 0.4 < Re D < 4×10 5 , Pr > 0.5
Re D
C
m
0.4 – 4
4 – 40
40 – 4,000
4,000 – 40,000
40,000 – 400,000
0.989
0.911
0.683
0.193
0.027
0.330
0.385
0.466
0.618
0.805
Nu D   2.2  0.48Re1/2
D  Pr
gases, promedio,
T f , 1 < Re D < 25
1/3
Nu D  0.37 Re 0.6
D Pr
gases, promedio,
T f , 20 < Re D < 1.5×10 5
1/3
Nu D  2  0.6Re1/2
D Pr
líquidos, promedio,
1/4
2/3
0.4   
Nu D  2   0.4Re1/2
 
D  0.06Re D  Pr
 w 
T f , 1 < Re D < 7×104
promedio, T , 3.5 < Re D < 7.6×10 4 ,
0.7 < Pr < 380, 1.0 <   /  w  < 3.2
 A menos de que se indique otra temperatura, todas las propiedades del fluido se evalúan a la temperatura promedio de película T f = (T w + T ∞ )/2 .
 Las correlaciones de esta tabla aplican para superficies isotérmicas. Para casos especiales que involucran una longitud inicial no calentada o un flujo de
calor superficial uniforme, consultar la sección 7.2.4 de Incropera y DeWitt.
 Cuando se aplica la analogía de transferencia de calor y masa, las correlaciones correspondientes de transferencia de masa se obtienen cambiando Nu y Pr
por Sh y Sc, respectivamente.
REVISIÓN 5 – 66367.53
ALGUNAS CORRELACIONES PARA CONVECCIÓN FORZADA EN FLUJO INTERNO
Adaptado de Incropera y DeWitt, “Fundamentos de Transferencia de Calor”, Prentice Hall,
y de Levenspiel, “Engineering Flow and Heat Exchange”, Plenum Press.
GEOMETRÍA
CORRELACIÓN
CONDICIONES
Tubería circular
Nu D  3.66
laminar, completamente desarrollado, Tm ,
Tw uniforme, Re D < 2100, Pr > 0.5
Nu D  4.36
laminar, completamente desarrollado, Tm ,
qw uniforme, Re D < 2100, Pr > 0.5
1/3
 Pe    
Nu D  1.86  D   
 L / D   w 
Nu D  3.66 
0.14
laminar, longitud de entrada combinada,
 /  w  < 9.75
0.0668  D / L  Pe D
1  0.04  D / L  Pe D 
laminar, longitud de entrada térmica ( Pr >> 1 o una
2/3
longitud inicial no calentada),
  D  2/3    
1/3
125

Nu D  0.116  Re 2/3
Pr

1      
D
  L     w 
  D 0.7    
1/3
Nu D  0.023Re 0.8
1      
D Pr
  L     w 
0.14
0.14
régimen de transición,
turbulento,
Nu D  5.0  0.025Pe D 0.8
Tuberías
rectangulares
(sección transversal
de lados a y b )
Espacio anular
entre tuberías
concéntricas
0.8
cP
[J/kg·K],

[kg/m³],
u
[m/s],
D
[m]
turbulento, aproximado para agua, h [W/m²·K],
[°C],
0.14
  DH 0.7    
1/3
 0.023Re0.8
Pr
1  
DH
  
  L     w 
u
[m/s],
D
T
[m]
Tm , Re DH > 10 4, 0.6 < Pr < 700
DH  2ab / ( a  b)
turbulento,
a la pared externa:
1/3  De 
Nu DH  0.02Re0.8
 
DH Pr
 Di 
Serpentines
D s = diámetro serpentín
[W/m²·K],
u 0.8
D 0.2
D e = diámetro externo
D i = diámetro interno a la pared interna:
Tm , qw uniforme, 10 2 < Pe D < 10 4
turbulento, aproximado para gases comunes, h
  D  0.7    
1/3
Nu DH  0.0175Re 0.8
Pr
1      
DH
  L     w 
Nu DH
Tm , Tw uniforme, 10 2 < Pe D < 10 4
metales líquidos, turbulento, complentamente
desarrollado,
h  91  T  68
Tm , 2100 < Re D < 10,000
metales líquidos, turbulento, complentamente
Nu D  4.82  0.0185Pe D 0.827
cP  u 
D 0.2
Tm , Tw uniforme
Tm , Re D > 10 4, 0.5 < Pr < 700
desarrollado,
h  0.0018
Tm , Tw
uniforme, Nu D > 3.7, 0.5 < Pr < 16,700, 0.0044 <
Tm , Re DH > 10 4, 0.6 < Pr < 700
DH  De  Di
turbulento,
0.14
0.53
D   
1/3 
Nu DH  0.116  Re 2/3
 1  3.5  
D  125 Pr
Ds   w 

0.14
turbulento,
Tm , Re D > 10 4, 0.6 < Pr < 700
Tm  Tm , entrada  Tm , salida  / 2 .
Le / D  0.06Re D y la longitud de entrada térmica por
Le ,T / D  0.06Re D Pr1/3 . Para flujo turbulento, ambas longitudes de entrada son aproximadamente iguales y están dadas por Le / D  4.4 Re1/6
D
 El número de Peclet es Pe = Re · Pr .

Tm es
la temperatura media del fluido en un cierto punto, y Tm es el promedio de las temperaturas medias:
 Para flujo laminar en una tubería, la longitud de entrada hidrodinámica está dada por
 Cuando se aplica la analogía de transferencia de calor y masa, las correlaciones correspondientes de transferencia de masa se obtienen cambiando Nu y Pr
por Sh y Sc , respectivamente.
REVISIÓN 5 – 66367.53