Solucionario Holman Transferencia De Calor 8 Edicion 117
Solucionario Holman Transferencia de Calor 8 Edicion 117
Si estás buscando el solucionario del problema 117 del capítulo 4 del libro de transferencia de calor de Holman, octava edición, has llegado al lugar correcto. En este artículo te mostraremos cómo resolver este ejercicio paso a paso, usando los conceptos y las ecuaciones que se presentan en el texto. Además, te daremos algunos consejos y recomendaciones para que puedas entender mejor el tema de la transferencia de calor por convección natural.
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Enunciado del problema
El problema 117 dice lo siguiente:
Se tiene una placa plana vertical de 2 m de altura y 1 m de ancho que se mantiene a una temperatura uniforme de 200C. El aire que la rodea está a una temperatura de 20C y tiene una presión atmosférica de 101 kPa. Determine la pérdida neta de calor por convección desde la placa y la temperatura del aire en el punto medio de la placa.
Solución del problema
Para resolver este problema, debemos seguir los siguientes pasos:
Identificar el régimen de flujo y el número de Grashof.
Calcular el coeficiente de transferencia de calor por convección usando una correlación empírica.
Calcular la pérdida neta de calor por convección usando la ley de enfriamiento de Newton.
Calcular la temperatura del aire en el punto medio de la placa usando una ecuación de balance térmico.
Paso 1: Identificar el régimen de flujo y el número de Grashof
El primer paso es determinar si el flujo de aire sobre la placa es laminar o turbulento. Para ello, debemos calcular el número de Grashof, que es un número adimensional que relaciona las fuerzas de flotación con las fuerzas viscosas. El número de Grashof se define como:
G_r = \fracg \beta (T_s - T_\infty) L2
Donde g es la aceleración de la gravedad, \beta es el coeficiente de expansión térmica del aire, T_s es la temperatura superficial de la placa, T_\infty es la temperatura del aire lejano, L es la longitud característica de la placa (en este caso, su altura) y \nu es la viscosidad cinemática del aire.
Para calcular el número de Grashof, debemos obtener los valores de las propiedades físicas del aire a una temperatura media entre la superficie y el aire lejano. Esta temperatura media se puede estimar como:
T_m = \fracT_s + T_\infty2 = \frac200 + 202 = 110 C
A esta temperatura, las propiedades del aire se pueden obtener de tablas o gráficas, o usando ecuaciones empíricas. Por ejemplo, usando las ecuaciones que se dan en el apéndice A del libro, tenemos que:
\beta = \frac1T_m + 273 = \frac1110 + 273 = 0.00267 K^-1
\nu = (1.327 \times 10^-5) (1 + 0.0065 T_m) = (1.327 \times 10^-5) (1 + 0.0065 \times 110) = 2.02 \times 10^-5 m^2/s
Sustituyendo estos valores en la ecuación del número c481cea774