INGENIERIA QUIMICA FES ZARAGOZA. UNAM.

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COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE CALOR. Convección Forzada en el Flujo Interno.

• Flujo Turbulento.

1) Dittus-Boelter.

Nu = 0.02415 Re0.8 Pr0.4 Para calentadores.

Nu = 0.02638 Re0.8 Pr0.3 Para enfriadores. Condiciones:

a) Líquidos Re> 2,100 b) Todas las propiedades físicas a la Tm. c) 0.7 < Pr < 100 d) L/di > 60

2) Colburn.

St = 0.023 Re-0.2 Pr-2/3 Para calentadores y enfriadores. Condiciones:

a) Líquidos y gases Re> 10,000 b) Todas las propiedades físicas a la Tf. (Excepto en el Cp y en el St

los cuales se deben evaluar a Tm) c) 0.7 < Pr < 160 Para calentadores.

0.7 < Pr < 750 Para enfriadores. d) L/di > 25

3) Sieder-Tate.

Nu = 0.027 Re0.8 Pr1/3 φ Para calentadores y enfriadores. En donde: φ = (µ/µ w)0.14 Condiciones:

a) Líquidos Re> 10,000 b) Todas las propiedades físicas a la Tm. (µw es la viscosidad a la

Tw). c) Intervalo de Pr no especificado: 0.7 < Pr < 16,700? d) L/di > 60

4) T.E.M.A.

Nu = 0.0258 Re0.8 Pr1/3 φ Para calentadores y enfriadores. En donde: φ = (µ/µ w)0.14 Condiciones:

a) Líquidos y gases Re> 10,000 b) Todas las propiedades físicas a la Tm. (µw es la viscosidad a la

Tw). c) Intervalo de Pr no especificado: 0.7 < Pr < 16,700? d) L/di > 60

5) Mikheyev.

Nu = 0.021 Re0.8 Pr0.43 (Pr/Prw)0.25 Para calentadores y enfriadores.

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Condiciones: a) Líquidos y gases Re> 10,000 b) Todas las propiedades físicas a la Tm. (Las propiedades físicas en

Prw a la Tw). c) 0.3 < Pr < 316 d) L/di > 40

• Flujo Laminar. 1) E.S.D.U.

Nu = 1.75 Gz1/3 = 1.615 [Re Pr (di/L)]1/3 Condiciones:

a) Líquidos y gases Re < 2,100 b) Gz > 9 c) Tw constante. d) Propiedades físicas constantes, e) Diferencias de temperaturas pequeñas, f) El coeficiente está basado en la LMTD.

Convección Natural. Análisis teóricos de convección natural requieren la solución de un par de ecuaciones

simultáneas, la de movimiento y la de energía. La solución de las ecuaciones de movimiento y de energía da la temperatura y la velocidad, de las cuales el coeficiente de transferencia de calor debe ser obtenido. La ecuación general obtenida es la ecuación de Nusselt:

mm

m

p RaaGrak

CTLga

k

hL)(Pr)*(

*

****** 32

==

∆=

µρβ

• Ecuación de Nusselt para varias geometrías.

Los coeficientes de convección natural para varios cuerpos deben ser predichos por la

ecuación anterior. Los diversos valores numéricos de a y m han sido determinados experimentalmente y se

muestran en la siguiente tabla:

CONFIGURACION y = Gr Pr = Ra a m Superficie vertical L = Dimensión vertical L < 3 ft

y < 104 1.36 1/5 104 < y < 109 0.59 1/4

y > 109 0.13 1/2

Cilindros Horizontales. L = Diámetro.

y < 10-5 0.49 0 10-5 < y < 10-3 0.71 1/25 10-3 < y < 100 1.09 1/10 100 < y < 104 1.09 1/5 104 < y < 109 0.53 1/4

y > 109 0.13 1/3 Placa Horizontal Caliente Hacia Arriba, ó Fría Hacia Abajo

104 < y < 107 0.54 1/4 107 < y < 1011 0.14 1/3

Placa Horizontal Fría Hacia Arriba, ó Caliente Hacia Abajo.

105 < y < 1010 0.27 1/4