Examen parcial transf erencia de calor. Noviembre 2012.
Duración del examen: 1 hora 20 minutos.
Las figuras adjuntas muestran un sistema “fan coil” que consigue un flujo de aire fresco a su salida
a
temperatura T2, utilizado para el acondicionamiento de interiores. A la entrada del fan coil se hac
e
circular 0,25 kg/s de aire a temperatura T1=30ºC y con calor específico Cpaire=1kJ/kgK. El aire pas
a
por el exterior de un tubo aleteado cuyo coeficiente medio de convección con el aire ambiente, par
a
la superficie del tubo y también las aletas, es he=500 W/m2K. El tubo es de cobre con d=25 mm d
e
diámetro externo, espesor s=2 mm y conductividad kcu=401 W/mK. Las aletas son del mism
o
material, con diámetro mayor G=50 mm, espesor p=1 mm y rendimiento de cada aleta ηf=0.8. L
a
longitud completa del tubo (longitud medida con el tubo no plegado) en contacto con el aire es H=4
m
y posee 200 aletas en total. Por el interior del tubo circula un gasto de agua de 0.3 m3/hora qu
e
entra a Ta=10ºC
Considere las siguientes propiedades del agua constantes:
ρagua=998kg/m3, cp,agua=4180J/kg·K, μagua=9.59·10-4N·s/m2, kagua=0.606W/m·K.
1. Dibuje el circuito térmico equivalente de la transferencia de calor entre el aire y el agua del interior
del tubo y calcule el valor de las resistencias.
2. Calcule la temperatura de salida del agua de los tubos. Para hacer los cálculos suponga que la
temperatura del aire que rodea a los tubos es homogénea e igual a la de entrada T1.
3. Potencia térmica absorbida por el agua que circula por el tubo
4. Tem
p
eratura media del aire a la salida del fan coil.
p
Ta
Tb
H/4
he
Figura 1: Vista frontal del fan coil
(por simplicidad únicamente se han
representado 44 aletas)
Figura 2: Vista lateral del fan coil
A
leta
anular
T1
T2
Agua
A
ire de
entrada
A
ire de
salida
G
d
he
A
leta
anular Tubo
G
Datos :
Agua: Aire: Tubería:
kagua 0.606 W
mK
cpaire 1000 J
kg K
de25mm
et2mm
ρagua 998 kg
m3
maire 0.25 kg
s
Ht4m
he500 W
m2K
μagua 9.59 10 4
Pa s kCu 401 W
mK
