Modelación de la transferencia de calor convectiva en tubos verticales e inclinados bajo efectos viscoso-gravitacionales

• Autores: Yanán Camaraza Medina, Leonardo Peña Pupo, Ángel Luis Brito-Sauvanell
• Localización: Tecnología Química, ISSN-e 2224-6185, ISSN 0041-8420, Vol. 45, Nº. 0, 2025, págs. 20-35
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Convective heat transfer modelling in vertical and inclined tubes under viscous-gravitational effects
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    RESUMEN En este trabajo se presentan nuevos modelos mejorados para el cálculo de la transferencia de calor en tubos inclinados y verticales, desarrollando un nuevo procedimiento de análisis para considerar la influencia del efecto viscoso-gravitacional (VG) sobre el flujo laminar no isotérmico, con el fin de obtener un mejor índice de ajuste a partir de los datos experimentales disponibles y aumentar el rango de validez. Se desarrollaron tres modelos, dos para tubos verticales con flujo ascendente y descendente y uno para tubos inclinados. Para la validación de los modelos se utilizaron datos disponibles de 14 fluidos diferentes, entre ellos agua y líquidos orgánicos. El primer modelo es válido cuando la convección forzada y natural tienen la misma dirección, obteniendo un ajuste de correlación con un error medio del 11,6 % para el 77,8 % de los datos. El segundo modelo es válido cuando la convección forzada y natural están en direcciones opuestas y proporciona una buena correlación con un error medio del 12,8 % para el 74,4 % de los datos experimentales disponibles. El tercer modelo es válido para tubos inclinados con un ángulo de inclinación respecto de la línea horizontal entre y proporciona un buen ajuste de correlación con un error medio del 15,9 % para 75,0 % de los datos experimentales disponibles.

  • English

    ABSTRACT In this work, new improved models for calculating heat transfer in inclined and vertical tubes are presented, developing a new analysis procedure to consider the influence of the viscous-gravitational effect on non-isothermal laminar flow, in order to obtain a better fit index from the available experimental data and to increase the validity range. Three models were developed, two for vertical tubes with ascending and descending flow and one for inclined tubes. Available data from 14 different fluids, including water and organic liquids, were used to validate the models. The first model is valid when forced and natural convection are in the same direction, obtaining a correlation fit with an average error of 11,6 % for 77,8 % of the data. The second model is valid when forced and natural convection are in opposite directions and provides a good correlation with an average error of 12,8 % for 74,4 % of the available experimental data. The third model is valid for inclined tubes with an inclination angle with respect to the horizontal line between and provides a good correlation fit with an average error of 15,9 % for 75,0 % of the available experimental data.