Calculos Transfer 2

7/25/2019 Calculos Transfer 2

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Procedimiento

Geometra

Se consider una geometra estndar para un Post-Enfriador Aire-Aire oIntercooler para un motor a Diesel, el cual tiene dimensiones menores alradiador que se est utilizando en el automil!

Se con"rm que esta geometra es su"ciente para conseguir latransferencia de calor deseada para que se o#tenga una temperaturade salida del aire caliente de $%&' o ()*+!

a geometra de las aletas se la conoce como Plate-.in Surfaces/ oouered "ns/, en las cuales el 0uido pasa por una serie de ductosen forma de tringulos para este intercam#iador!

Dimensiones del Intercambiador:

Altura1 a2 *,3**m

Espesor1 #2 *,*%m

argo1 c2 *,3**m

Geometra de las aletas (lado frio):

ongitud de la #ase del tringulo1 b1=0,003m

Altura del tringulo1 h1=0,008m

ongitud inclinado del tringulo1 l=

(b12)

2

+h12=0,0081 m

4umero de tringulos por metro1 N1= (**

4umero de "las de aletas1 N2=50

Espesor de la aleta1 =0,0004 m


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Geometra de los ductos (lado caliente):

ongitud de la #ase del ducto1 b2=0,0125 m

Altura1 h2=0,0025m

5elacin 6ase7Altura b2/h2=5

4umero de Ductos N3=98

Propiedades de los uidos y clculos para obtener la transferenciade calor

8emperatura del aire caliente a la entrada del post-enfriador

T1=100 C

8emperatura del aire frio a la entrada del post-enfriador

T3=35 C

'omo se desea compro#ar que el aire caliente salga a una temperaturasu"ciente para tener un me9or rendimiento en el motor, se asumen lassiguientes temperaturas para calcular las propiedades pertinentes1

8emperatura del aire caliente a la salida del post-enfriadorT2=38 C

8emperatura del aire frio a la salida del post-enfriador

T4=45 C

Propiedades

Para el clculo de las propiedades de los 0uidos, se us la temperatura depelcula, :a que es el me9or mtodo para apro;imar la ariacin real de laspropiedades : as asumirlas constantes! Al


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Propiedades del uido frio a Tlm=!"

Densidad (#$%m) 'p =>7?g +@ ? =7m +@ B =?g m7seg@ C =m)7seg@ Pr!&!!' **%,) *,*)%)3 ,FE-* ,%)E-* *,%*

Tabla!: Tabla de propiedades del uido frio ealuadas en T lm einterpoladas para dico alor*

Propiedades del uido caliente a Tlm=+,"

Densidad(#$%m)

'p =>7?g+@

? =7m +@ B =?g m7seg@ C=m)7seg@

Pr

!&-,, **G,3G ),F$E-*) ),*E-*3 ),*$E-* %,*E-*

Tabla,: Tabla de propiedades del uido caliente ealuadas en T lme interpoladas para dico alor*

El caudal nominal con el que el aire frio entra al intercooler es1

Qfrio=0,5 m3 /seg

El caudal nominal con el que el aire caliente sale del tur#ocompresor : entraal Intercooler es1

Qcaliente=0,03m3/seg

as aletas del Intercooler estn fa#ricadas de aluminio, por lo que tienenuna conductiidad trmica de1

ks=237 W

m K

'on los datos mostrados anteriormente mostrados, se proceden a realizarlos clculos necesarios para o#tener la e"ciencia del intercooler, :posteriormente, las temperaturas de salida de am#os 0uidos!

.luido /aliente

Por de"nicin de Dimetro Hidrulico1

Dh ,h =4A t , hP mojado

Dh ,h= 4b

2h2

2(b2+h

2)


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Dh ,h =0,0042 m

h= Qh

A caliente

Dh , c

=0,03 m

3/seg0,0125 m0,0025 m98 dctos (

0,0042m

2,01! 105

m/seg )=2046

Donde el 0u9o es laminar : asumido como completamente desarrollado!

De la ta#la G! del Incropera, asumiendo 8emperatura super"cial uniforme :con el rea transersal rectangular con una relacin #7


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Por lo tanto el 0u9o es laminar, el cual se asumi que es completamentedesarrollado!

De la ta#la G! del Incropera, asumiendo 8emperatura super"cial uniforme :con el rea transersal triangular1

Nc=2,47

hc=Nc kc

Dh , c

hc=

2,470,027 W

m k

0,0025 m

hc=27,92 W

m2

k

A


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&ma!=2063,88 W

Para


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:+s$esor de la aleta

*f:*ongitd &e cbrela aleta=c (largodelintercambiador )

ks:Condctii dad termica delmaterial de la aleta

h :Coeficiente deconeccion del lado dela aleta( flidofrio )

l :*ongitd dellado ma-or del trianglo

m=[ 227,92 W/m2

k

237 W

mk0,0002m

(1+0,0002 m0,6 m )]1 /2

m=34,33

*=l /2

*=0,0081 m

2=0,00405 m

5eemplazando tenemos que1

(f=99,35

A


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(0=1A aletas

A (1( f)

(0=1

( (1(f)(4cN1b)

( 4cN1b)+(bc( c(2N11)b)))(0=99,4

a resistencia por conduccin de la pared se la considero desprecia#le,de#ido a que las aletas estn


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.=0,85

Hallamos la transferencia de calor de un 0uido a otro con la siguienteformula1

&=. &ma!=0,84 (2063,88W)=1733,66 W

.inalmente, al


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Propiedades del uido caliente a Tlm=+0&'"

Densidad(#$%m)

'p =>7?g +@ ? =7m +@ B =?g m7seg@ C =m)7seg@ Pr

!&-,, **G,3G ),F$E-*) ),*$E-* ),*E-*3 %,*E-*

Tabla +: Tabla de propiedades del uido frio ealuadas en T lm einterpoladas para dico alor*

1ire .rio 1ire/aliente

.lu2o masico(#$%se$)

*,$3 *,*(

/apacidad Termica

(3%se$ ")

$3$,*%% (*,F)3

4ma5 (6) )**,FG71 (6%m, ") 3,(387T ,G)(/r=/min%/ma5 *,*3%9 *,G$) (6) %*G,33FT salida (;/) $$,% (G,3G)

Tabla 0: Tabla de resultados de los parmetros ue permitencalcular la nuea eciencia del intercooler para esta iteraci7?g+@

? =7m+@

B =?gm7seg@

C=m)7seg@

Pr

!&!!' **%,) *,*)%)3 ,FE-* ,%)E-* *,%*

Tabla >: Tabla de propiedades del uido frio ealuadas en T lm einterpoladas para dico alor*

Propiedades del uido caliente a Tlm=+0&?"Densidad(#$%m)

'p =>7?g+@

? =7m+@

B =?gm7seg@

C=m)7seg

@

Pr

!&-,, **G,3G ),F$E-*)

),*$E-* ),*E-*3

%,*E-*

Tabla ?: Tabla de propiedades del uido frio ealuadas en T lm einterpoladas para dico alor*

1ire

.rio

1ire

/aliente


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.lu2o msico (#$%se$) *,$3 *,*(/apacidad T@rmica(3%se$ ")

$3$,*%% (*,F)3

4ma5 (6) )**,FG71 (6%m, ") 3,(3

87T ,G)(/r=/min%/ma5 *,*3%9 *,G$ (6) %*G,33FT salida (;/) $$,%* (G,3G)

Tabla ': Tabla de resultados de los parmetros ue permitencalcular la nuea eciencia del intercooler para esta iteraci


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os caudales de aire frio : caliente nominales que se tomaron comoreferencia para los clculos son su"cientes para lograr la transferencia decalor que se requiere en el intercooler!

/F8/B7CIF8C E/FH8D1/IF8C

Se realiz el anlisis del funcionamiento del intercooler utilizando todos losconocimientos aprendidos en lo que respecta a transferencia de calor!

Se o#tuo como resultado que la temperatura con la que el aire calientesale est dentro del rango deseado, lo que compro# que el intercoolercumple una funcin importante en el proceso de com#ustin!

Se compro# que un intercooler Aire-Aire es capaz de me9orar la e"cienciaen la com#ustin si se diseLa de manera adecuada, :a que utilizar airecomo 0uido en am#os lados no es la me9or opcin para realizar dic

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