Determinación experimental de nuevas correlaciones estadísticas para el cálculo del coeficiente de transferencia de calor por convección para placa plana, cilindros y bancos de tubos

• Published in: Inge Cuc Vol. 13; no. 2; pp. 9 - 17
• Main Authors: Herrera Acuña, Andrea Esther, Meza Castro, Ismael Fernando, Obregon Quiñones, Luis Guillermo
• Format: Journal Article
• Language: Spanish
• Published: 2017
• Subjects: banco de pruebas de convección; coeficientes convectivos; convección; convection; convection heat units; convective coefficients; Correlaciones de transferencia de calor; Heat transfer correlations; Nusselt number; número de Nusselt
• ISSN: 0122-6517; 2382-4700; 2382-4700

In this project the design, assembly and startup of a convection heat transfer test bench was carried out to determine new statistical correlations that allow to know the heat transfer coefficients by convection of the air with greater accuracy in applications with different heating geometry configurations such as flat plates, cylinders, and tube banks based on their physical properties through the Reynolds and Prandtl numbers, using a data transmission interface using Arduino® controllers to measure the temperature of the air through the duct, in order to obtain data in real time, to relate the heat transferred from the heating element to the fluid to perform the mathematical modeling in a specialized statistical software. The study was made for the three geometry configurations mentioned, one power per heating element and two air outlet velocities with 10 repetitions. Three mathematical correlations were obtained with regression coefficients greater than 0.972, one for each heating element, obtaining prediction errors in the heat transfer convective coefficients of 7.50% for the flat plate, 2.85% for the cylindrical plate and 1.57% for the tube bank.
En este proyecto se llevó a cabo una investigación experimental con el diseño, montaje y puesta en marcha de un banco de pruebas de transferencia de calor por convección, para determinar nuevas correlaciones estadísticas que permiten conocer los coeficientes de transferencia de calor por convección del aire con mayor exactitud en aplicaciones con diferentes configuraciones geometrías calefactoras como lo son placa plana, cilindros y bancos de tubos en función de sus propiedades físicas a través de los números de Reynolds y Prandtl, utilizando una interfaz de transmisión de datos mediante controladores Arduino® con los que se midió la temperatura del aire a través del ducto para obtener datos en tiempo real y relacionar el calor cedido del elemento calefactor al fluido y poder realizar el modelamiento matemático en un software estadístico especializado. El estudio se hizo para las tres geometrías mencionadas, una potencia por elemento calefactor y dos velocidades de salida de aire con 10 repeticiones. Se obtuvieron tres correlaciones matemáticas con coeficientes de regresión mayores a 0.972, una para cada elemento calefactor, obteniéndose errores de predicción en los coeficientes convectivos de transferencia de calor de 7,50% para la placa plana, 2,85% para la placa cilíndrica y 1,57% para el banco de tubos.