2o ciclo Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

[davidgruty]

Buenas,

He sido lo mas clarificador en el titulo. Aqui defino en detalle:

Estoy haciendo unos calculos termicos, y para tal proposito tengo que estudiar la conveccion del aire alrededor de "mi pieza"

Hasta ahora solo habia usado este numero para calculos de fluidos, con lo que usaba el diametro de la tuberia. Este caso es diferente.

Segun la definicion que me he encontrado:

Re = densidad*distancia/viscosidad

Para el caso en el que me encuentro

Re = 1,3*distancia/19e-6

Necesito saber esta distancia. Adjunto una fotografia de la pieza. En ella estan las superficies (y no las distancias)

Como se puede ver hay principalmente cuatro areas:
- Cuatro partes laterales en curva
- Cuatro partes laterales rectas
- Un cilindro interno
- Una superficie frontal

Entiendo que en la conveccion es importante la posicion de las areas (si es verital, horizontal con el fluido encima o debajo...)

Para calcular el Numero de Reynols necesito la distancia y no se cuales elegir (puedo medir en el dibujo). Para la frontal (la 4) o las laterales verticales (2) podria coger la altura de la superficie, pero para el resto ya no se

¿Alguien tiene alguna idea?

Muchas gracias!

SAludos

[balik]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

realmente no es distancia lo que tienes en el numero de reynolds sino el diamentro de el hueco a traves del cual fluye el fludo . No has establecido la direccion del flujo de aire, si fluye a traves del hueco central de la pieza o si fluye de forma lateral a la misma.

Es tan bien importante saber la temperatura promedio del aire, para poder asi buscar la viscocidad correcta. Debes recordar que la viscocidad es influenciada de forma importante con la temperatura , y que la viscocidad de los gases aumenta con el aumento de la temperatura.Por lo general se hace uso de algun monograma para estos fines. lo cual puedes hallar en algun libro de transferencia de calor.

[davidgruty]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Juraria que habia respondido a esta respuesta.

La superficie 4 es la frontal y el aire viene (o va) perpendicular a ella) por lo que pasa a traves del cilindro interno (sup 3) y por los laterales (1 y 2).

Entiendo (ahora) que para el cilindro utilizo el diametro de este hueco; pero para las otras areas laterales no se. Para calculos de calefaccion se consideran valores de calculo en conveccion dependiendo de si la superficie es horizontal (y el aire esta encima o debajo) o vertical. Aqui tengo los 3 casos.

La temperatura es ambiente por lo que supongo 20-25ºC; para la viscosidad y densidad del aire creo que los valores que he puesto son buenos.

Gracias

Saludos

[Saplaya]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Hola a todos. Para un objeto que se encuentra dentro del flujo de un fluido, la distancia característica que se utiliza para el Reynolds es la longitud del objeto. De todas formas depende de para que necesites calcularlo, si por ejemplo es para obtener un coeficiente de Darcy, no será muy fiable ya que predomina la resistencia de forma debido a la forma poco aerodinámica del la pieza.

Saludos

[davidgruty]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Ummm

Pero entonces para el caso del cilindro; como es tipo tuberia deberia ser el diametro (como balik ha comentado); pero tambien dices de elegir la longitud.

Cual creeis que es mas correcto?

Saludos

[Saplaya]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Para poder concretar más tendrías que explicar un poco para que lo quieres utilizar (por ejemplo, no es lo mismo aplicarlo a una semejanza para un ensayo que aplicarlo a un cálculo de perdida de carga).
De todas formas no hay que olvidar que la consideración del diámetro para el número de Reynolds se aplica en tuberías, esto requiere que la longitud sea mucho mayor que el diámetro (según algunos textos, del orden de mil veces) a fin de poder despreciar los efectos de la resistencia de forma frente a la resistencia de superficie.

[balik]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Realmente el numero de Reynolds solo sirve para saber si un fluido al pasar a travez de un volumen , lo hace con flujo laminar o turbulento, pero carece de sentido para areas abiertas, por lo que solo puedes tener un numero de reynolds para el hueco interior de la pieza.

Por cierto el numero de Reynolds no depende de la longitud o largura de la pieza , solo del diametro de la parte mojada, es decir del diametro perpendicular a la parte a traves de la que pasa el aire. La caida de presion si depende de la longitud o largura , pero Reynolds no.

[Saplaya]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Voy a intentar explicarme más concretamente respecto a lo que comentaba en mi anterior post.

En conducciones el número de Reynolds se obtiene utilizando como longitud característica el diámetro de la tubería, pero en aerodinámica por ejemplo, cuando se estudia el ala de un avión, y el régimen en su capa límite, se considera como longitud característica la cuerda del ala, que viene e ser su longitud media en la dirección de avance. Por tanto para superficies abiertas, de piezas sumidas en un flujo, parece más indicado utilizar la longitud de la pieza.

Una vez conocido el tipo de régimen, se puede calcular el coeficiente de Darcy para determinar la perdida de carga. Este coeficiente depende del número de Reynolds, pero la fórmula que se utiliza para calcular el coeficiente es diferente si el régimen es laminar o turbulento.

Respecto a lo de la longitud de la conducción, a lo que me refiero es a que si esta no es suficientemente larga los errores que se comenten, por no considerar las perdidas de carga debidas a la resistencia de forma de los elementos de la conducción, son considerables y la perdida de carga total, calculada mediante la fórmula de Darcy, ya no es una buena estimación.

En este caso concreto, parece que las perdidas de carga debidas a la resistencia de forma van a ser considerables y la estimación de la perdida en el interior no aportará información suficientemente para conocer la perdida total. Por esto comento que si David explica un poco más su objetivo igual se puede ver un criterio que permita obtener una estimación más fiable.

Saludos a todos.

[davidgruty]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Buenas,

Ahora me queda claro lo de la distancia en el interior.

Intento explicar un poco mas detalladamente el problema.

Digamos que esto es una pieza colocada en una sala a temperatura ambiente.

Realmente lo que estamos viendo es la "carcasa" aislante. Dentro de esta carcasa hay -25ºC. Es por ello que estoy haciendo el estudio termico, y donde me atoré con la conveccion-Numero de Reynolds.

Entiendo que estamos en flujo laminar.

El aire de la sala rodea esta "pieza" y pasa todo alrededor.

No se si esta suficientemente claro, si teneis alguna duda no dudeis en preguntar.

Balik, dices que en este caso no se aplica el Numero de Reynolds al estar en areas abiertas, como se podria calcular la conveccion en este caso?

Muchas gracias

SAludos!

[Saplaya]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Mira en este enlace, más concretamente en la página 15.

http://www.upv.es/upl/U0296621.pdf

Un saludo

[davidgruty]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Muy interesante pdf!

Y no diferenciamos entre las superficies si estan vertical u horizontal??

Saluton!

[alefriz]

Re: Calculo del numero de Reynolds para conveccion del aire

Muy interesante pdf!

Y no diferenciamos entre las superficies si estan vertical u horizontal??

Saluton!

Hola,
Mira en este enlace donde encontrarás diversas correlaciones para obtener el coeficiente de convección: http://libros.redsauce.net/Ingenieri...ia/PDFs/13.pdf

Entiendo que tu caso en estudio corresponde a convección natural si el aire que rodea la pieza está en calma, por lo que el número de Reynolds será despreciable, entrando a ser predominantes otros números adimensionales (Grashoff, Rayleigh, Prandtl, ...).

Entiendo que la dimensión predominante en una convección natural es la vertical, por lo que yo tomaría como longitud caracterísitica $L$ la distancia entre las bases (base que apoya a base superior).