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Problema 6.43

Este problema trata de un parabrisas y su sistema de antiempanamiento.Piden calcular el coeficiente convectivo mnimo de la superficie interior nece-sario para prevenir la condensacion.

Figure 1: Diagrama del problema de la pag. 412 del Transferencia de Calorde Incropera

Estableciendo el balance de Energa:

S E+A=G

Solo con entradas y salidas, acumulacion y generacion nulas.

hoA(Ts,o T,o) hiA(Ts,i T,i) = 0

El area de transferencia es igual por lo tanto el termino A se cancela en laecuacion.

ho(Ts,o T,o) hi(Ts,i T,i) = 0 (1)

El coeficiente convectivo promedio de la superficie interior se despeja de

la ecuacion (1):

hi =ho(Ts,o T,o)

(Ts,i T,i) (2)

Para calcularho se usa la relacion del numero de Nusselt:

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ho= NukfL (3)

La funcion del numero de Nusselt:

Nu= 0.030Re0.8Pr1/3

Para unP r= 0.71 yRecalculado a partir de:

Re=V L

=

70mph 800mm

12.5 106 m2/s= 2.00274 106

El numero de Nusselt promedio en la superficie exterior y ho segun la

ecuacion (3):

Nu= 2943.34

ho =Nu0.023W/mK

0.8 m = 84.621W/m2K

Regresando a la ecuacion (2). Las temperaturas conocidas son:

T,o = 15C = 258.15 K

T,i= 50C = 323.15 K

Ts,i = 10 C = 283.15 K

Ts,i se considera como 10 , que es elTdp, temperatura mnima en la quese puede prevenir el empanamiento del parabrisas. Condicion que se da conun mnimo valor dehi

Ts,o se puede calcular estableciendo un circuito termico:Donde:

Ts,o T,o1/ho

= Ts,i T,i1/ho+ t/kf

Despejando Ts,o:

Ts,o= Ts,i

T

,i1/ho+ t/kg

(1/ho) + T,o (4)

Con el valor anteriormente calculado de ho, las temperaturas del prob-lema, t = 6 mm y kg = 1.4 W/mK obtenido de la Tabla A.3 para el vidriocomo material comun:

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Ts,o= 276.50 KAhora la ecuacion (2) se puede resolver:

hi=84.621W/m2K(276.50 258.15)K

(283.15 323.15)K = 38.77 W/m2K

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