Asignacion Parte 1 Lab3

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    10-Jan-2016

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laboratorio de ingeniera mecnica 3

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Considere una placa de 0,5m de longitud por 0,5m de ancho la cual se encuentra a una temperatura de 80C. Se hace pasar agua sobre su superficie a una velocidad de 1m/s y con una temperatura de 40C. Calcular a) El calor disipado por la placa, b) El espesor de la capa limite hidrulica en x=0,5m, c) La fuerza de arrastre en la placa haciendo uso de la analoga de Reynolds y d) El calor disipado por la placa si ahora las dimensiones de la placa son 1m de longitud de ancho y la velocidad del agua es 2m/s.Calculo de la temperatura promedio:

Propiedades del agua a 40C: Conductividad trmica: k=0,654 w/KgK Prand= 2,99 Densidad: =983,3 Kg/m3 Viscosidad dinmica= 0,467.10-3 Kg/m.s Viscosidad cinematica: =4,749.10-7m2/sEcuacin empleada para calcular Reynolds:

Para calcular el valor de la distancia crtica, se procede por la siguiente ecuacin a partir de que el numero de Reynolds es critico a R=5.105:

Para calcular entonces el coeficiente de roce tenemos:

Para lo que es el coeficiente de transferencia de calor, tenemos que

Para calcular el calor disipado por la placa sera:

Donde:Calor (Q), Coeficiente convectivo promedio (hprom), rea superficial (As), temperatura de la superficie (Ts) y temperatura del fluido (Tf)Calculo del rea:

Para calcular el espesor de la capa limite tenemos:

Para calcular la fuerza de arrastre:

Para el caso de tener una placa de 1m de largo, y una velocidad de 2m/sEl nuevo Reynolds seria:

La distancia critica sera

Ya para este valor, podemos considerar que tenemos un flujo completamente turbulento.El coeficiente convectivo para un Reynolds turbulento sera:

El calor se calculara por:

El nmero de Nuselt local en el caso de una placa rugosa fue correlacionado por la expresin

Determine una expresin para el nmero de Nuselt promedio para una placa de longitud L

Agua fluye en un tubo de 50mm de dimetro interno a una razn de 3Kg/s y es calentada desde 15C hasta 25C sobre una longitud de 2m. Determine la temperatura de la pared del tubo si prevalecen las condiciones de temperatura de pared uniformePropiedades del fluido

Propiedades del agua a 20C: Conductividad trmica: k=0,598 w/KgK Prand= 7,01 Calor especifico: Cp=4182 J/KgK Viscosidad dinmica= 1,002.10-3 Kg/m.s Densidad 998Kg/m3Calculando el calor especifico tenemos

Calculando el numero de Reynolds podemos emplear la siguiente ecuacin:

Por ende se considera que est en rgimen turbulentoPara este caso usamos la ecuacin de Nuselt para calentamiento n=0,4

A partir de aqu calculamos el coeficiente convectivo

Para calcular la temperatura de la superficie procedemos con la siguiente ecuacin

Conociendo que se puede colocar en funcin de la Ts:

Para esto asumiremos dos valores de Ts para luego interpolar al resultado obtenido:Ts

39,7960

79,89100

82,08102,18

Tenemos entonces que la temperatura de la superficie debe ser 102,18C