Calculadora Flujo de calor para la ebullición de la piscina nucleada

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Grupos adimensionales

✖La viscosidad dinámica de un fluido es la resistencia al movimiento de una capa de un fluido sobre otra.ⓘ Viscosidad dinámica del fluido [μ_f]			+10% -10%
✖El cambio de entalpía de vaporización es la cantidad de energía (entalpía) que se debe agregar a una sustancia líquida para transformar una cantidad de esa sustancia en gas.ⓘ Cambio en la entalpía de vaporización [∆H]			+10% -10%
✖La densidad del líquido es la masa de una unidad de volumen de una sustancia material.ⓘ Densidad del líquido [ρ_l]			+10% -10%
✖La densidad de vapor es la masa de una unidad de volumen de una sustancia material.ⓘ Densidad de vapor [ρ_v]			+10% -10%
✖La tensión superficial es la superficie de un líquido que le permite resistir una fuerza externa, debido a la naturaleza cohesiva de sus moléculas.ⓘ Tensión superficial [Y]			+10% -10%
✖El calor específico de un líquido es la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para elevar la temperatura en un grado Celsius.ⓘ Calor específico del líquido [C_l]			+10% -10%
✖El exceso de temperatura se define como la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y la temperatura de saturación del fluido.ⓘ Exceso de temperatura [ΔT]			+10% -10%
✖Constante en ebullición nucleada es un término constante utilizado en la ecuación de ebullición del grupo nucleado.ⓘ Constante en ebullición nucleada. [C_s]			+10% -10%
✖El número de Prandtl (Pr) o grupo de Prandtl es un número adimensional, llamado así en honor al físico alemán Ludwig Prandtl, definido como la relación entre la difusividad del momento y la difusividad térmica.ⓘ Número Prandtl [Pr]			+10% -10%

✖El flujo de calor es la tasa de transferencia de calor por unidad de área normal a la dirección del flujo de calor. Se denota con la letra "q".ⓘ Flujo de calor para la ebullición de la piscina nucleada [Q]

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Fórmula

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Flujo de calor para la ebullición de la piscina nucleada

Fórmula

`"Q" = "μ"_{"f"}*"∆H"*((("[g]"*("ρ"_{"l"}-"ρ"_{"v"}))/("Y"))^0.5)*((("C"_{"l"}*"ΔT")/("C"_{"s"}*"∆H"*("Pr")^1.7))^3.0)`

Ejemplo

`"69.42814W/m²"="8Pa*s"*"500J/mol"*((("[g]"*("4kg/m³"-"0.5kg/m³"))/("21.8N/m"))^0.5)*((("3J/(kg*K)"*"12K")/("0.55"*"500J/mol"*("0.7")^1.7))^3.0)`

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Flujo de calor para la ebullición de la piscina nucleada Solución

PASO 0: Resumen del cálculo previo

Fórmula utilizada

Flujo de calor = Viscosidad dinámica del fluido*Cambio en la entalpía de vaporización*((([g]*(Densidad del líquido-Densidad de vapor))/(Tensión superficial))^0.5)*(((Calor específico del líquido*Exceso de temperatura)/(Constante en ebullición nucleada.*Cambio en la entalpía de vaporización*(Número Prandtl)^1.7))^3.0)
Q = μ_f*∆H*((([g]*(ρ_l-ρ_v))/(Y))^0.5)*(((C_l*ΔT)/(C_s*∆H*(Pr)^1.7))^3.0)
Esta fórmula usa 1 Constantes, 10 Variables

Constantes utilizadas

[g] - Aceleración gravitacional en la Tierra Valor tomado como 9.80665

Variables utilizadas

Flujo de calor - (Medido en vatio por metro cuadrado) - El flujo de calor es la tasa de transferencia de calor por unidad de área normal a la dirección del flujo de calor. Se denota con la letra "q".
Viscosidad dinámica del fluido - (Medido en pascal segundo) - La viscosidad dinámica de un fluido es la resistencia al movimiento de una capa de un fluido sobre otra.
Cambio en la entalpía de vaporización - (Medido en Joule por mole) - El cambio de entalpía de vaporización es la cantidad de energía (entalpía) que se debe agregar a una sustancia líquida para transformar una cantidad de esa sustancia en gas.
Densidad del líquido - (Medido en Kilogramo por metro cúbico) - La densidad del líquido es la masa de una unidad de volumen de una sustancia material.
Densidad de vapor - (Medido en Kilogramo por metro cúbico) - La densidad de vapor es la masa de una unidad de volumen de una sustancia material.
Tensión superficial - (Medido en Newton por metro) - La tensión superficial es la superficie de un líquido que le permite resistir una fuerza externa, debido a la naturaleza cohesiva de sus moléculas.
Calor específico del líquido - (Medido en Joule por kilogramo por K) - El calor específico de un líquido es la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para elevar la temperatura en un grado Celsius.
Exceso de temperatura - (Medido en Kelvin) - El exceso de temperatura se define como la diferencia de temperatura entre la fuente de calor y la temperatura de saturación del fluido.
Constante en ebullición nucleada. - Constante en ebullición nucleada es un término constante utilizado en la ecuación de ebullición del grupo nucleado.
Número Prandtl - El número de Prandtl (Pr) o grupo de Prandtl es un número adimensional, llamado así en honor al físico alemán Ludwig Prandtl, definido como la relación entre la difusividad del momento y la difusividad térmica.

PASO 1: Convierta la (s) entrada (s) a la unidad base

Viscosidad dinámica del fluido: 8 pascal segundo --> 8 pascal segundo No se requiere conversión
Cambio en la entalpía de vaporización: 500 Joule por mole --> 500 Joule por mole No se requiere conversión
Densidad del líquido: 4 Kilogramo por metro cúbico --> 4 Kilogramo por metro cúbico No se requiere conversión
Densidad de vapor: 0.5 Kilogramo por metro cúbico --> 0.5 Kilogramo por metro cúbico No se requiere conversión
Tensión superficial: 21.8 Newton por metro --> 21.8 Newton por metro No se requiere conversión
Calor específico del líquido: 3 Joule por kilogramo por K --> 3 Joule por kilogramo por K No se requiere conversión
Exceso de temperatura: 12 Kelvin --> 12 Kelvin No se requiere conversión
Constante en ebullición nucleada.: 0.55 --> No se requiere conversión
Número Prandtl: 0.7 --> No se requiere conversión

PASO 2: Evaluar la fórmula

Sustituir valores de entrada en una fórmula

Q = μ_f*∆H*((([g]*(ρ_l-ρ_v))/(Y))^0.5)*(((C_l*ΔT)/(C_s*∆H*(Pr)^1.7))^3.0) --> 8*500*((([g]*(4-0.5))/(21.8))^0.5)*(((3*12)/(0.55*500*(0.7)^1.7))^3.0)

Evaluar ... ...

Q = 69.4281385117412

PASO 3: Convierta el resultado a la unidad de salida

69.4281385117412 vatio por metro cuadrado --> No se requiere conversión

RESPUESTA FINAL

69.4281385117412 ≈ 69.42814 vatio por metro cuadrado <-- Flujo de calor

(Cálculo completado en 00.004 segundos)

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Créditos

Creado por Nishan Poojary

Instituto de Tecnología y Gestión Shri Madhwa Vadiraja (SMVITM), Udupi

¡Nishan Poojary ha creado esta calculadora y 500+ más calculadoras!

Verificada por Rajat Vishwakarma

Instituto Universitario de Tecnología RGPV (UIT - RGPV), Bhopal

¡Rajat Vishwakarma ha verificado esta calculadora y 400+ más calculadoras!

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Flujo de calor máximo para la ebullición de la piscina nucleada

Vamos Flujo de calor máximo = (1.464*10^-9)*(((Calor específico del líquido*(Conductividad térmica del líquido^2)*(Densidad del líquido^0.5)*(Densidad del líquido-Densidad de vapor))/(Densidad de vapor*Cambio en la entalpía de vaporización*Viscosidad dinámica del fluido^0.5))^0.5)*(((Cambio en la entalpía de vaporización*Densidad de vapor*Exceso de temperatura)/(Tensión superficial*Temperatura del fluido))^2.3)

Coeficiente de transferencia de calor por convección para una película de ebullición estable

Vamos Coeficiente de transferencia de calor por convección = 0.62*((Conductividad térmica del vapor^3*Densidad de vapor*[g]*(Densidad del líquido-Densidad de vapor)*(Cambio en la entalpía de vaporización+(0.68*Calor específico del vapor)*Exceso de temperatura))/(Viscosidad dinámica del vapor*Diámetro*Exceso de temperatura))^0.25

Flujo de calor para la ebullición de la piscina nucleada

Vamos Flujo de calor = Viscosidad dinámica del fluido*Cambio en la entalpía de vaporización*((([g]*(Densidad del líquido-Densidad de vapor))/(Tensión superficial))^0.5)*(((Calor específico del líquido*Exceso de temperatura)/(Constante en ebullición nucleada.*Cambio en la entalpía de vaporización*(Número Prandtl)^1.7))^3.0)

Entalpía de la evaporación a la ebullición de la piscina nucleada

Vamos Cambio en la entalpía de vaporización = ((1/Flujo de calor)*Viscosidad dinámica del fluido*(([g]*(Densidad del líquido-Densidad de vapor))/(Tensión superficial))^0.5*((Calor específico del líquido*Exceso de temperatura)/(Constante en ebullición nucleada.*(Número Prandtl)^1.7))^3)^0.5

Entalpía de evaporación dado el flujo de calor crítico

Vamos Cambio en la entalpía de vaporización = Flujo de calor crítico/(0.18*Densidad de vapor*(((Tensión superficial*[g]*(Densidad del líquido-Densidad de vapor))/(Densidad de vapor^2))^0.25))

Flujo de calor crítico para la ebullición de la piscina nucleada

Vamos Flujo de calor crítico = 0.18*Cambio en la entalpía de vaporización*Densidad de vapor*((Tensión superficial*[g]*(Densidad del líquido-Densidad de vapor))/(Densidad de vapor^2))^0.25

Coeficiente de transferencia de calor por radiación para tubos horizontales

Vamos Coeficiente de transferencia de calor por radiación = [Stefan-BoltZ]*Emisividad*(((Temperatura de la pared^4)-(Temperatura de saturación^4))/(Temperatura de la pared-Temperatura de saturación))

Emisividad dado el coeficiente de transferencia de calor por radiación

Vamos Emisividad = Coeficiente de transferencia de calor por radiación/([Stefan-BoltZ]*((Temperatura de la pared^4-Temperatura de saturación^4)/(Temperatura de la pared-Temperatura de saturación)))

Coeficiente de transferencia de calor por radiación

Vamos Coeficiente de transferencia de calor por radiación = (Coeficiente de transferencia de calor por ebullición-Coeficiente de transferencia de calor por convección)/0.75

Coeficiente de transferencia de calor en la ebullición de la película

Vamos Coeficiente de transferencia de calor por ebullición = Coeficiente de transferencia de calor por convección+0.75*Coeficiente de transferencia de calor por radiación

Coeficiente de transferencia de calor por convección

Vamos Coeficiente de transferencia de calor por convección = Coeficiente de transferencia de calor por ebullición-0.75*Coeficiente de transferencia de calor por radiación

Flujo de calor para la ebullición de la piscina nucleada Fórmula

Que esta hirviendo

La ebullición es la vaporización rápida de un líquido, que ocurre cuando un líquido se calienta a su punto de ebullición, la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión ejercida sobre el líquido por la atmósfera circundante.

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