Buen día a todos,
Soy nuevo en este sitio y espero encontrar ayuda aquí, ya que no voy a ir a ninguna parte con la literatura que he encontrado.
Trato de calcular de manera realista la pérdida de calor de una tubería caliente sin aislamiento. digamos que es , 1 metro de largo, de diametro Quiero calcular las pérdidas totales para la situación sin viento (solo convección normal) y de temperatura exterior.
El es la temperatura en la superficie exterior de la tubería, la superficie es conocida, también conozco la constante de Stefan-Boltzmann ( ) y tomo para el coeficiente de convección del aire en la superficie de la tubería, así como para la emisividad de la tubería de acero.
Mi problema es que en la literatura siempre se rechaza algún parámetro como insignificante debido al hecho de que la mayoría de las veces el ejemplo es algún tipo de ejercicio de una clase de transferencia de calor. Quiero calcular lo real y luego decidir qué es insignificante y qué no. Entonces, mi pregunta principal es: ¿simplemente sumo las pérdidas por radiación a las pérdidas por convección de la tubería?
De acuerdo con lo anterior, obtengo y .
¿Hay algún error en mi forma de pensar o es realmente así de simple?
Gracias de antemano.
marcus
Otros pequeños efectos que puede estar ignorando son la conducción de calor al aire y la caída de temperatura a lo largo de la tubería.
Si el fluido es un gas, su temperatura puede caer un poco debido a la caída de presión a lo largo de la tubería. La temperatura del fluido también bajará debido a la transferencia de calor que calcule. Una referencia antigua para estos efectos es el Capítulo 8 de Compressible Fluid Flow de Ascher Shapiro (1953).
Se pueden encontrar algunos datos prácticos sobre la transferencia de calor en el Manual estándar para ingenieros mecánicos de Marks. En la edición de 2007, la ecuación 4.4.15 es aplicable a los cálculos prácticos. Esta ecuación utiliza un enfoque combinado de coeficiente de transferencia de calor por convección y radiación. También se proporciona una tabla de coeficientes combinados.
Esto realmente debería ser solo un comentario, pero no puedo comentar sin 50 puntos de reputación.
Tus cálculos están muy simplificados. El procedimiento general para la parte de convección para este tipo de problema de tubería a través de la habitación es: 1 - Calc. Coeficiente de expansión térmica 2 - calc. Número de Rayleigh 3 - calc. Nusselt número 4 - calc. coeficiente de transferencia de calor por convección 5 - calc. transferencia de calor por convección
En cuanto a su pregunta principal, sí, simplemente agregue la transferencia de calor de los diferentes modos para obtener la transferencia de calor general.
En cuanto a si su transferencia a través del valor de radiación es correcta, eso depende principalmente de si se supone que todas las superficies a la vista tienen la misma temperatura. como el aire es correcto.
Este libro es una buena introducción a la transferencia de calor.
De acuerdo con http://www.engineeringtoolbox.com/steel-pipes-heat-loss-d_53.html , las pérdidas de calor están cerca de lo que obtienes. Me gustaría señalar que el coeficiente de convección del aire es bastante complicado: depende incluso de la orientación de la tubería (horizontal/vertical).
El coeficiente de transferencia de calor por convección natural se puede estimar a través de correlaciones y depende de la geometría y su orientación.
Hay una calculadora que hace esto para una tubería horizontal aquí: https://www.poppyi.com/app_design_form/public_render/free%20convection-%20horizontal%20cylinder
Espero que esto ayude.
Alejandro
usuario28737