¿A qué temperatura evaluar las propiedades del fluido en la tubería?

Siempre estoy confundido acerca de a qué temperatura evaluar las propiedades del fluido. Digamos que tengo una tubería helicoidal y conozco la temperatura de entrada, la temperatura de salida y la temperatura de la superficie y el número de Reynolds de entrada. Debo determinar la longitud de la tubería necesaria para satisfacer la temperatura de salida, lo que significa que debo conocer el caudal másico. Puedo hacer esto determinando la densidad de entrada y la viscosidad.

Cuando utilizo la temperatura de entrada para estas propiedades, la longitud es de 1,046 m. ​​Cuando utilizo el promedio entre la entrada y la superficie, la longitud es de 0,3994 m. Cuando uso el promedio entre la entrada y la salida, la longitud es de 0,5768 m.

Como puede ver, la temperatura que uso cambia drásticamente la longitud de la tubería.

Además, siempre estoy confundido en cuanto a qué temperatura evaluar las propiedades para el número de Nusselt también.

Respuestas (2)

Por lo general, las propiedades se toman a temperatura (y presión) media entre la entrada y la salida, a menudo por iteración. Si su problema es tan sensible a los cambios en las propiedades térmicas, calcularía el problema por secciones para tener en cuenta la no linealidad.

Al calcular los números de Nusselt, a menudo también se debe tener en cuenta la temperatura de la pared. Las temperaturas de las paredes se encuentran por iteración ya que los coeficientes de transferencia de calor son inversamente proporcionales a los gradientes T.

Pensé que podría usar la temperatura de entrada para encontrar la densidad y la viscosidad de entrada que me permitirían encontrar el caudal másico que sé que es constante. Luego usaría la temperatura promedio entre la entrada y la salida para encontrar el número de Nusselt. Entonces podría explicar la variación de la propiedad del cambio de temperatura usando
norte tu = norte tu metro ( m metro m s ) norte
¿Suena esto como un enfoque razonable? ¿O cree que debería evaluar la densidad de entrada en el promedio de la entrada y la temperatura de la superficie?
Una corrección como la tiene en mente dependería del proceso térmico real y no siempre es fácil de encontrar. Entonces, si divide su tubo en secciones lo suficientemente pequeñas y las calcula por separado, lo hará bien sin complicar su modelo.
Por lo general, cuando la temperatura no cambia demasiado, el número de Nusselt se estima tomando las propiedades promedio entre la entrada y la salida. Luego se aplica un factor de corrección como usted describe para compensar el gradiente de temperatura en la pared. Consulte, por ejemplo, la correlación Sieder-Tate en en.wikipedia.org/wiki/Nusselt_number
@Whelp, estaría de acuerdo con eso. Pero el problema parece ser que las temperaturas cambian drásticamente a lo largo de la trayectoria del flujo. Entonces, tomar valores medios entre la entrada y la salida podría resultar bastante inexacto, dependiendo del proceso térmico (que no sabemos). Esto es cierto independientemente de la correlación real (cualquiera que sea) utilizada para obtener Nu.

Los cambios son enormes, recomendaría volver a derivar el caudal de la tubería con una fórmula (lineal) dependiente de la temperatura para la viscosidad y la densidad. Obtendrás q ( T ) , a partir de esto se puede obtener el flujo de calor y por lo tanto tendrá una ecuación diferencial no lineal para T ( X ) , que puede integrar numéricamente. Luego encuentra el intercepto de T ( X ) con la temperatura de salida deseada.

Verifique de antemano que una dependencia lineal sea lo suficientemente precisa para el fluido y el rango de temperatura que considere.

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