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FEN O M EN O S D E

TRA N SPO RTEEJERCICIOS

INTERCAMBIADORES DE CALOR

CON ALETAS

OCTAVIO CEFLAFABIAN ESCOBAR

HECTOR MALES



Una aleta circular de aluminio, como se muestra en la

figura (k = 22W/m . K) está unida aun tubo de cobre que

tiene un radio exterior de .! m. "a longitud de la aleta es.! m # el grosor 2 mm. "a $ared exterior o base del tubo

está a %2&.2 K # el aire externo de los alrededores, a

&!&.2 K, tiene un coeficiente de con'eccin de & W/m2

K. alcule la eficiencia de la aleta # la 'elocidad de

$*rdida de calor en la aleta.



DATOS:

TQ = 523.2 K, T, = 343.2 K,

L = 0.04 m,

R1 = .! m, t = .2 m, k = 222 W/m K, + = &W/m2 K.

-or la ecuacin ,

Lc = L tl2 = .! .2/2 = .! m.



(Lc r)/r = (.! .!)/.! = 2.2%

U01"1345 "3 516U17807 916U:3;

nf =.<



Donde el Af es el área superf!al e"#er!or de la ale#a$

%or #an#o se #!ene$

Af= 2>?( @A = &.< x

qf= .<(&)(&.< x )(%2&.2 @ &!&.2) = !. W



Problema

'na se(ora !rula en una )o#o!le#a a *+ ,)- en un d/asoleado en 0ue la #e)pera#ura del a!re es 1+2C. La )o#o!le#aposee un )o#or de 1 H% 0ue es en3r!ado por a!re on la a4udade ale#as e"#er!ores. El rend!)!en#o del o)5us#!5le a es#a6elo!dad es de 7+ 8)-l#. El rend!)!en#o del )o#or es de 97:.

De#er)!ne la temperatura que adquiere el motor. El )o#or es un !l!ndro de 9+) de al#o 4 ; ) d!á)e#roe"#erno< on un espesor de pared de 9)< 0ue #!ene ale#as!rulares de d!á)e#ro 91 ) 4 =)) de espesor so5re el)an#o !l/ndr!o. Las ale#as de>an en#re s/ espa!os de =))< 4es#án eas de alu)!n!o. La ef!en!a de es#as ale#as es ?+: Supon@a 0ue res!s#en!a por on6e!n en el !n#er!or del)o#or es despre!a5le ! ∞. Despre!e el alor d!s!pado en

a)5as aras planas del !l!ndro



Da#os so5re #rans3eren!a de alor$ La ondu#!6!dad del alu)!n!o es$ 1++ -) 2C

Calor de o)5us#!n de @asol!na$ ="9+ >oule-l. El oef!en#e de #rans3eren!a de alor O e"#erno

au)en#a on la 6elo!dad del a!re 4 se puedealular por la rela!n s!)pl!fada$ O - )1 1

G ; 6 9-=< en 0ue 6 es la 6elo!dad del a!re en 8)-.



SOLUCIÓN PROBLEMA7l rendimiento del motor es de % B, es decir un <%B de la

energCa de la combustin se transforma en calor que debe

disi$arse. 5e sabe además que un <%B del calor generado

se disi$a a tra'*s de los gases de esca$e.En primer término e !e"e etim#r l# c#r$# !e c#lor %&e

!e"e retir#re # tr#'é !e l# p#re!e !el motor .(#lor pro!&ci!o = 0.)5 * Ener$+# ro!&ci!#

(#lor pro!&ci!o = --333

(#lor # !iip#r = 0.-5 * (#lor pro!&ci!o

(#lor # !iip#r = -/00 = QD

W13333J/h10*4.8ProducidaEnergía

)10*350

80ProducidaEnergía

dimReProducidaEnergía

7

7

==

=

=

(J/lt *(Km/lt)

(Km/hr)

*Q(J/lt)t)iento(Km/l n

Km/hr)Velocidad(



Ab = Área no cubierta por aletas en la cara externa.Cada aleta mide 3 mm como hay 16 aletas, entonces lalongitud cubierta por aletas es 4 mm, y en consecuencia lalongitud no cubierta por aletas es !" mm.

Ab = π $ %o $ &b = 3.141!' $ (.(6 $ (.(!" Ab = (.((' m"

A) = Área de las aletas A) = *+ Aletas $ " caras $ Área de cada cara - Área del perl de la aleta/ A) = 16 $ 0" $ π 4 $ (.1"" 2 (.(6" / - (.((3 $ π $ (.1"



η = (.' dato del enunciado/ Ab - η $ A) = (."(4 m"

5 = espesor de la pared del motor = (.(1 m7 = conducti8idad de la pared del motor = "(( 9m+C

%: = (.(4 m %o = (.(6 m= %o 2 %: /ln%o %: / = (.(4'3 m



El !l!ndro del )o#or de una )o#o!le#a es#a3a5r!ado de alea!n de alu)!n!o 1+1#; 4 #!eneuna al#ura H+.97 ) 4 un d!á)e#ro e"#er!or D7+)). Ba>o ond!!ones de opera!n #/p!as lasuperf!e e"#erna del !l!ndro es#a a una#e)pera#ura de 7++, 4 se e"pone al a!re a)5!en#ala =++,< on un oef!en#e de on6e!n 7+-)1,.'nas ale#as anulares es#án 3und!das !n#e@ral)en#eon el !l!ndro para au)en#ar la #ras3eren!a de

alor a los alrededores< ons!dere 7 de es#as ale#as<de espesor #;))< lon@!#ud L 1+)) e !@ualespa!adas< Cuál es el au)en#o de #ras3eren!ade alor de5!do al uso de las ale#as K

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