Tarea de Transferencia de Calor Convección forzada externa

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1.- Una lamina delgada de longitud L=125 mm esta contorneada por el flujo longitudinal de un fluido. La temperatura del flujo incidente es de T = 20 °C. Calcular la longitud critica Xcr, el espesor máximo de la capa laminar limiteδcr , los valores de los coeficientes locales de transferencia de calor y el espesor de la capa limite laminar a las distancias X=0.1L; 0.2L; 0.5L y 1.0L, del borde delantero de la lamina. Efectuar los cálculos para dos casos: a) La lamina esta contorneada por aire y la velocidad del flujo incidente es de V 10 m/s; b) La lamina esta contorneada por agua y la velocidad es de V = 2 m/s , en el calculo admitir que el Reynolds critico es de Re cr= 5 x 105 De tablas: AIRE: Kaire=2.59 x 10-2 W/m2 ºC ; Pr = .703; ν = 15.06 x 10-6 m2/s AGUA: Kagua=59.9 x 10-2 W/m2 ºC ; Pr = .72; ν = 1.006 x 10-6 m2/s Sol; AIRE Xcr=0.75 m; δcr=4.93 mm AGUA Xcr=0.25 m; δcr=1.65 mm 0.1 0.2 0.5 1.0 W/m2 ºC h AIRE 56.4 39.9 25.1 17.8 AGUA 4820 3420 2150 1520 δcr mm AIRE 0.635 0.895 1.42 2.0 AGUA 0.366 0.516 0.822 1.15 2.- La superficie superior del vagón de pasajeros de un tren que se mueve a una velocidad de 70 km/h tiene 2.8 m de ancho y 8 m de largo. Esa superficie absorbe radiación solar a razón de 200 W/m2 y la temperatura del aire ambiental es de 30 °C. Si supone que el techo del vagón está perfectamente aislado y que el intercambio de calor por radiación con los alrededores es pequeño en relación con la convección, determine la temperatura de equilibrio de la superficie superior de dicho vagón. Sol; 35.1 °C 3.- Considere un tanque de agua caliente de 50 cm de diámetro y 95 cm de largo, el cual está colocado sobre el techo de una casa. El agua que se encuentra en su interior se calienta durante el día hasta 80 °C mediante un colector solar de placa plana. Entonces durante la noche, el tanque se expone al viento con una temperatura del aire de 18 °C y una velocidad promedio de 40 km/h. Estime la temperatura del tanque después de un periodo de 45 min. Suponga que la superficie del tanque está a la misma temperatura que el agua que se encuentra en su interior y que el coeficiente de transferencia de calor sobre las superficies superior e inferior es igual a la correspondiente a la superficie lateral. (aire a 50°C K=0.02735 W/m K, Pr=0.7228, ν=1.798 X 10-5 m2/s, ρ=971.8 kg/m3, cp=4197 J/kg °C Sol; 69.9 °C 4.- Aire atmosférico a T∞= 250 K fluye a una velocidad de 30 m/s, cruzando un cilindro circular de 2.5 cm de diámetro exterior, la superficie externa del cilindro es mantenida a una temperatura uniforme de 350 K. Determine el coeficiente pelicular promedio de transferencia de calor y el flujo de calor por metro de longitud (aire K=0.0262 W/m K, Pr=0. 708, ν=16.84 X 10-6 m2/s; Sol; 145.9 W/m2 °C 1146 W/m