Transferencia de calorMecanismo de conveccin

CONVECCINEl proceso de transferencia trmica de una superficie de un slido a un fluido se llama intercambio de calor por conveccin.

Adems de existir contacto ntimo entre slido y fluido (conduccin), la transferencia de calor se ve mejorada por el movimiento del fluido (natural o forzado).

Tipos de movimientos de fluido:Conveccin forzada.Conveccin libre.Sin movimiento (conduccin).

CONVECCIN

Ley de Enfriamiento de Newton

CONVECCION LIBREEl calor se transporta hacia arriba por el aire caliente que asciendeLas caractersticas del flujo estn determinadas por el efecto de flotacin del fluido calienteEl Nmero de Nusselt depende de los Nmeros de Grashof y Prandtl

CONVECCION FORZADAEl calor es barrido hacia la derecha por la corriente forzada del aireLas caractersticas de flujo estn determinadas por una fuerza externaEl Nmero de Nusselt depende de los Nmeros de Reynolds y Prandtl

VALORES TIPICOS DE h

NUMEROS ADIMENSIONALESNUMERO DE PRANDTLCaracteriza la relacin entre las propiedades de viscosidad y conductividad trmica y capacidad calorfica del fluido

NUMEROS ADIMENSIONALESNUMERO DE NUSSELTProporciona una medida de la transferencia de calor que ocurre en la superficie

NUMERO DE GRASHOFRelaciona las fuerzas de rozamiento, inercia y flotacin debidas a las diferencias de densidades entre los distintos puntos de flujo no isotrmicos= Coeficiente de expansin trmica

NUMERO DE STANTONRelaciona la transferencia de calor en la pared con la transferencia de calor por conveccin.Relaciona la transferencia de calor por conveccin con la transferencia de calor por conduccinNUMERO DE PECLET

Correlaciones Nmero de Nusselt,Nmero de Reynolds, Nmero de Grashof,Nmero de Prandtl,Numero de EckertRazn de temperaturasForma de la superficie

CorrelacionesCorrelaciones con siete nmeros adimensionales todava son difciles de manipular y trabajar, por lo tanto hay que reducir su nmero.

El nmero de Eckert se puede despreciar, ya que influye en altas velocidades.

Si se utiliza una temperatura media de fluido, se puede despreciar la razn de temperaturas.

CorrelacionesLa correlacin para obtener el coeficiente convectivo se reduce a:

Conveccin forzada: en este caso la variacin de la densidad es despreciable, por lo que el nmero de Grashof se deprecia:

CorrelacionesConveccin natural: en este caso no hay movimiento del seno del fluido provocado por agente externos, u=0, el Re es nulo

CorrelacionesEs destacable, que siempre est presente el Prandtl y la forma de la superficie. El Prandtl, razn de las difusividades de momento y trmica.Correlaciones empricas:

CONVECCION FORZADA POR EL INTERIOR DE DUCTOS, REGIMEN TURBULENTOPARA TUBOS LISOS Y REGIMEN COMPLETAMENTE DESARROLLADOPropiedades evaluadas a temperatura media del fluidoAplicable para pequeas diferencias de temperaturas Para 0,7 < Pr < 100Para Re > 10.000Cuando L/D > 601. ECUACION DE DITTUS Y BOELTER Nu = 0,023Re0,8Prnn = 0,4calentamiento del fluidon = 0,3 enfriamiento del fluido

Conveccin forzada - Placa plana, rgimen laminar Aplicable a fluidos con Pr >0,7 y Re

Conveccin forzada - Placa plana, rgimen turbulento Aplicable para Re > 300000

Evaluadas a temperatura de pelcula Tf

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