FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINAS Y METALURGIA
CARRERA PROFESIONAL: INGENIERIA METALURGICA EJERCICIOS DE CONVECCION EXTERNA FORZADA
CURSO:
INGENIERIA METALURGICA II
7-40.- Una bola de acero inoxidable (
=
8 055 kg/m3,
=
480 J/kg · °C) de diámetro D = 15
cm se extrae del horno a una temperatura uniforme de 350°C. A continuación la bola se somete al flujo de aire a una presión de 1 atm y a 3 0°C, con una velocidad de 6 m/s. Llega el momento en que la temperatura superficial de la bola cae hasta 250°C. Determine el coeficiente de transferencia de calor por convección promedio durante este proceso de enfriamiento y estime cuánto tardará el proceso. DATOS
= 8055 / = 480 J/kg · °C = 15 = 350°C = 1 = 30°C = 6 m/s = 250°C ℎ =? ∆ =? SOLUCION
= + = + = 300°C En tablas:
m/s ×0,−15m = 0,02588 /°C = × = 61,57×10 / − = 1,57×10 / = 5, 5 97×10 − = 1,872×10 / ° = 2,934×10−/ = 0,7282 ⁄ ℎ ⁄ , , = = 2 0,4 0,06 ⁄ − 1,872×10 / ⁄ = 2[0,45,597×10, 0,065,597×10 ]0,7282 , 2,934×10−/ = 145,6 0,02588 /°C×145,6 = , /° ℎ = × = 0,15
= = 0,15 = 0,07069 ̇ = ℎ = 25,12 °C0,07069(30030)°C = 479,5W = ∞ 0, 1 5 = = 6 = 8055 6 = 14,23 = ∞ = 14,23480 kgJ · °C350250°C = 683,249 J 683,249 J = 683,249 J = 1425 = , ∆ = = ̇ 479,5W 479,5 J⁄ 7-42.- Una persona extiende sus brazos descubiertos hacia el viento que sopla en el exterior a 54°F y 20 mph para tener una sensación íntima de la naturaleza. En un principio, la temperatura de la piel del brazo es de 86°F. Si considera al brazo como un cilindro de 2 ft de largo y 3 in de diámetro, determine la razón de la pérdida de calor desde él. DATOS
= 54 °F = 20ℎ = 86°F = 2 = 3 = 3 =? SOLUCION
= + = + = 70°C En tablas:
= 0.01457/ℎ..°F = 0,7306 = 0,1643×10− /
⁄ × × = = ,×/
= 4,463×10
/ ,⁄ ℎ 0. 6 2 ⁄ = = 0,3 0,4 ⁄ / [1282000 ] 1 ,⁄ 4,463×10 ⁄ / 0. 6 24, 4 63×10 = 129,6 = 0,3 1 / 282000 4 ⁄ 10,70,306 .°F ×129,6 = 7,557/ℎ..°F ℎ = = 0.01457/ℎ. 3/12 3 2 = 1,571 = = 12 ̇ = ℎ ∞ = 7,557/ℎ..°F1,571(8654)°F = , / 7-64: En una instalación industrial se va a precalentar el aire para la combustión antes de meterlo en un horno, por medio de agua caliente a 90°C que fluye por los tubos de un banco ubicado en un ducto. El aire entra al ducto a 15°C y 1 atm, con una velocidad media de 3.8 m/s, y fluye sobre los tubos en dirección perpendicular. El diámetro exterior de los tubos es de 2.1 cm y se encuentran dispuestos en for ma alineada con pasos longitudinal y transversal de
= 5
=
Se tienen ocho filas en la dirección del flujo con ocho tubos en cada una de ellas.
Determine la razón de la transferencia de calor por unidad de longitud de los tubos y la caída de presión a través del banco. DATOS
=1 = 90° = 2,1 = = 5 = 8 =? = 1 ∆ =? SOLUCION
= =3,15° 8 /
̇ = ℎ ̇ = ℎ∆ ̇ = ̇ ∆ = 2 = = ×
= 2
= =
8/ = 6,55/ = 0,0,005×3, 50,021
El numero de Nusselt para este caso es:
= 0,967
El número total de tubos es:
= 8
y el correspondiente factor de correccion es:
