Problema Ebullicion

TRANSFERENCIA DE TRANSFERENCIA DE CALOR IICALOR II

PROBLEMAS DE EBULLICIONPROBLEMAS DE EBULLICION

PROBLEMA 1PROBLEMA 1

Un tubo calefactor de 3/4 de pulgada de dimetro Un tubo calefactor de 3/4 de pulgada de dimetro est sumergido horizontalmente en tolueno est sumergido horizontalmente en tolueno lquido saturado.lquido saturado.La temperatura de la pared del tubo es de 300 F La temperatura de la pared del tubo es de 300 F y la presin del sistema es de 25 Psia.y la presin del sistema es de 25 Psia.

PROBLEMA 1PROBLEMA 1 (continuacin) (continuacin)

Determine el coeficiente convectivo y el flujo de Determine el coeficiente convectivo y el flujo de calor, usando las siguientes correlacionescalor, usando las siguientes correlaciones

Forster-ZuberForster-ZuberMostinskiMostinskiCooperCooperStephan-AbdelsalamStephan-AbdelsalamGorenfloGorenflo

Los datos del tolueno a las condiciones dadas Los datos del tolueno a las condiciones dadas son:son:

DATOS PROBLEMA 1DATOS PROBLEMA 1

!v = 0.31 lbmft3 ; !L = 47.3lbmft3

CP,v = 0.369 BTUlbm.F ;CP,L = 0.491BTUlbm.F

v = 0.00932cp;L = 0.213cpkv = 0.010 BTUhr.ft.F ; kL = 0.059

BTUhr.ft.F

" = 16.2dinacm ; = 151.5BTUlbm ;Pc = 595.9PsiaTsat(25Psia) = 266.8F;Psat(300F) = 39Psia;M = 92.14

CORRELACION DE CORRELACION DE FORSTER-ZUBERFORSTER-ZUBER

Esta correlacin es una de las mas antiguas Esta correlacin es una de las mas antiguas (1955), se presenta generalmente de la siguiente (1955), se presenta generalmente de la siguiente manera:manera:

hnb :BTUhr.ft2.F

Wm2.K ; k :

BTUhr.ft.F

Wm.K ; CP :

BTUlbm.F

JKg.K

! : lbmft3Kgm3 ; :

lbmft.hr

Kgm.s ; " :

lbfft

Nm

: BTUlbmJKg ; gc = 4.17x108

lbm.ftlbf.hr2

= 1Kg.mN.s2T : F[K] ; Psat = Psat (Tw) Psist : lbfft2 [Pa]

hnb = 0.00122 kL0.79CP,L

0.45!L0.49gc0.25Te0.24Psat0.75"0.5L0.290.24!v0.24

CONVERSION DE UNIDADESCONVERSION DE UNIDADES

1 dinacm = 6.8523x105 lbfft1cp = 2.4 lbmft.hr

" = 16.2 dinacm = 1.11x103 lbfftL = 0.213cp = 0.5112 lbmft.hrTe = 300 266.8 = 33.2FPsat = (39 25) lbfin2 144

in2ft2 = 2016

lbfft2

REGIMEN DE EBULLICIONREGIMEN DE EBULLICIONsi bien la grfica est basada en la presin atmosfrica, da un estimado del rgimen de ebullicin que puede presentarse.

EBULLICION NUCLEADA

CORRELACION DE CORRELACION DE FORSTER-ZUBERFORSTER-ZUBER

hnb = 0.001220.059 BTUhr.ft.F

0.79 0.491 BTUlbm .F0.45

47.3 lbmft30.49

4.17x108 lbm.ftlbf.hr20.25

(33.2F)0.24 2016 lbfft20.24

1.11x103 lbfft0.5

0.5112 lbmft,hr0.29

151.5BTUlbm0.24

0.31 lbmft30.24

hnb = 903.853 BTUhr.ft2.Fq.nb = hnbTe

q.nb = 30007928 BTUhr.ft2

CORRELACION DE MOSTINSKICORRELACION DE MOSTINSKIhnb = 0.00622Pc0.69(q.nb )0.7FPhnb :

BTUhr.ft2.F ; Pc : Psia ; q

. : BTUhr.ft2

FP = 1.8Pr0.17 + 4Pr1.2 + 10Pr10

q.nb = hnbTehnb = 4.33x108Pc2.3Te2.33Fp3.33

Pr = PsistPc =25Psia

595.9Psia = 0.04195Fp = 1.138886

hnb = 564.569 BTUhr.ft2.F ; q.nb = 18743.696 BTUhr.ft2

CORRELACION DE COOPERCORRELACION DE COOPER

Rp = 1hnb = 21(q.nb )0.67Pr0.12( logPr )0.55M0.5q.nb = hnbTehnb = 21Te0.67Pr0.12( logPr )0.55M0.5 3.03

hnb = 2431.25 BTUhr.ft2.F ; q.nb = 80717.52 BTUhr.ft2

CORRELACION DE CORRELACION DE STEPHAN-ABDELSALAMSTEPHAN-ABDELSALAM

GRUPOS ADIMENSIONALES :

Z1 = q.nb

kLTsat; Z2 = L

2!Lgc"dB ; Z3 =

gcdB2L2

; Z4 = !v!L ; Z5 =!L !v!L

Diametro teorico de la burbuja cuando despega de la sup erf icie :

dB = 0.0146c 2gc"g(!L !v )0.5

CORRELACIONhnbdBkL

= 0.23Z10.674Z20.35Z30.371Z40.297Z51.73


dB : ft[m ] ; c : grados ; g : fthr2ms2

L : ft2

hrm2s ; q

.nb :BTUhr.ft2

Wm2 ; kL :

BTUhr.ft.F

Wm.K

Tsat : R[K ] ; " : lbfftNm ; ! : lbmft3

Kgm3 ; :

lbf.ftlbm

JKg

FLUIDOS ANGULO DE CONTACTO

Agua 45

Hidrocarburos (incluyendo alcoholes) 35

Refrigerantes (incluyendo CO2, propano, n-butano) 35

Criogenicos (incluyendo metano, etano) 1


hnb0.326dBkL

= 0.23 TedBkLTsat0.674

Z20.35Z30.371Z51.73

dB = 0.0146 & 35 2 & 4.17x108 & 1.11x1034.17x108(47.3 0.31)0.5

= 3.512x103ft

L = kLCP,L!L = 2.411x103ft2hr

Z2 = (2.411x103 )247.3

(4.17x108 )(1.11x103)(3.512x103 ) = 1.69138x107

= 151.5BTUlbm 778lbf.ftBTU = 117867

lbf .ftlbm

Z3 = (4.17x108 )(117867)(3.512x103 )2(2.411x103 )2

= 1.0429x1014


Z4 = 0.3147.3 = 6.5539x103

Z5 = 47.3 0.3147.3 = 0.99345hnb0.326dB

kL= 0.23 33.2 &3.512x1030.059 & (266.8 + 460)

0.674(1.69138x107)0.35(1.0429x1014 )0.371

(6.5539x103)0.297(0.99345)1.73 = 0.660117hnb = 1604.248 BTUhr.ft2.F ; q

.nb = 53261.034 BTUhr.ft2

CORRELACION DE CORRELACION DE GORENFLOGORENFLO

Pro = 0.1 ; Rpo = 0.4m ; q.o = 20000 Wm2hnb = hoFPF q

.q.o

n RpRpo

0.133

FPF = 1.2Pr0.27 +2.5Pr + Pr1 Pr ;Pr =PPc

n = 0.9 0.3Pr

CORRELACION DE CORRELACION DE GORENFLOGORENFLO

Pro = 0.1;q. o = 6342 BTUhr.ft2 ;Rpo = 1.31x106ft = Rp;ho = 466.665BTUhr.ft2.F

Pr = 25Psia595.9Psia = 0.04195m = 0.9 0.3(0.04195)0.3 = 0.7841

Fp = 1.2(0.04195)0.27 + 2.5(0.04195) + 0.041951 0.04195 = 0.6584

hnb = 466.665 BTUhr.ft2.F &0.6584 &hnbTe6342

0.7841

hnb = 466.665 & 0.6584 & 33.263420.7841 4.6318 = 1726.38 BTUhr.ft2.F

q. nb = 57315.816 BTUhr.ft2

Problema Ebullicion

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