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