Subido por Rodrigo Torres

Examen A1 virtual

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Universidad del Norte, Departamento de Ingeniería Mecánica
Examen final A1 Transferencia de Calor 2021-30
1.1. (valor 1.5) Convección externa: Banco de tubos
Aire a 20 °C y 101.325 kPa fluye en flujo cruzado a razón de 2.5 kg/s a través de un banco de tubos
instalados en un ducto de 0.405 m de alto y 1 m de ancho. El diámetro externo de cada tubo es de 15
mm, los tubos están instalados en un arreglo escalonado con paso transversal de 30 mm y paso
longitudinal de 30 mm, y la temperatura externa de los tubos es de 100 °C. La temperatura del aire al
pasar por el banco de tubos es de 50 °C.
•
•
•
(valor 0.5) Calcule el coeficiente promedio de transferencia de calor por convección
(valor 0.5) Calcule el número de filas se requieren para calentar el aire hasta 50 °C
(valor 0.5) Calcule la tasa de transferencia de calor entre el aire y los tubos en kW
Propiedades del aire
T, °C
20
35
40
50
80
100
𝜌, kg/m3
1.204
1.145
1.127
1.092
0.9994
0.9458
𝑐𝑝 , J/kgK
1007
1007
1007
1007
1008
1009
𝑘, W/mK
0.02514
0.02625
0.02662
0.02735
0.02953
0.03095
𝛼, m2/s
2.074x10-5
2.277x10-5
2.346x10-5
2.487x10-5
2.931x10-5
3.243x10-5
𝜇, kg/ms
1.872x10-5
1.895x10-5
1.918x10-5
1.963x10-5
2.096x10-5
2.181x10-5
𝜗, m2/s
1.608x10-5
1.655x10-5
1.702x10-5
1.798x10-5
2.097x10-5
2.306x10-5
Pr
0.7282
0.7268
0.7255
0.7228
0.7154
0.7111
2.1 (valor 1.5) Convección interna: Tubería de sección circular 1
Agua líquida a 2 °C entra a una tubería de sección transversal circular de 25.4 mm de diámetro interno.
Aproximadamente 6 m de tubería están térmicamente expuestos con una temperatura de pared
externa de 40 °C. El flujo másico de agua es de 0.02 kg/s y se sabe que el flujo está completamente
desarrollado desde el punto de vista hidrodinámico cuando entra a la sección expuesta.
Propiedades del agua líquida:
T, °C
μ, kg/ms
Pr
ρ, kg/m3
cp, J/kgK
k, W/mK
•
•
•
2
0.00167
12.6
1000
4210
0.561
5
0.00152
11.2
1000
4210
0.568
10
0.00131
9.47
1000
4200
0.579
20
30
0.001 0.000797
7.01
5.42
998
996
4180
4180
0.598
0.614
(valor 0.5) Calcule la temperatura promedio de salida del agua
(valor 0.5) Calcule el coeficiente promedio de transferencia de calor por convección
(valor 0.5) Calcule el número de Graetz a la salida de la sección expuesta
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