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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.




solucionario holman transferencia de calor 8 edicion 117


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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


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