Transmisión por convección

Transmisión de calor por convección

Problema: ¿Qué correlaciones emplear cuando la transferencia de energía se realiza en presencia de un fluido en movimiento?

Conocer los criterios para determinar la correlación que debe utilizarse y los grupos de números adimensionales en términos de los cuales pueden escribirse las correlaciones para calcular la transferencia de energía por convección son los principales objetivos.

Para el caso de transmisión de calor por convección tendremos 3 tipos de simetrías: Placas (paredes, piso, vidrios), Esferas (sólidos, gotas o burbujas), Cilindros (tubos). El origen de esta convección se va a dar ya sea de manera natural (la fuerza motriz procede de la diferencia de densidad en el fluido que resulta del contacto con una superficie a diferente temperatura) o forzada (una fuerza motriz exterior mueve un fluido sobre una superficie a una temperatura mayo o inferior que la del fluido). El tipo de fluido podrá ser laminar (el flujo será laminar cuando el movimiento del fluido es perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse) o turbulento (cuando el movimiento del fluido es irregular, caótico o impredecible, las partículas se mueven de manera desordenada y las trayectoria de estas partículas se encuentran formando pequeños remolinos el flujo es turbulento).

Las magnitudes físicas de importancia son: la velocidad característica, longitud, aceleración de gravedad, coeficiente de dilatación, diferencia de temperatura, viscosidad cinemática y difusividad térmica. Si la viscosidad varía con la temperatura se agrega el coeficiente μb/μ0.

La convección se da cuando un fluido se pone en contacto con una superficie sólida a una temperatura distinta, el proceso resultante es la transferencia de calor por convección.

B:fluido

1,2 zonas del tubo

0:pared del tubo

Números adimensionales a emplear:

Nusselt, Reynolds (tiene el mismo valor numérico en cualquier sistema coherente de unidades), Prandalt y Grashof.

El número Prandalt y el número Grashof con frecuencia se agrupan como un producto GrPr, que se denomina número de Rayleigh.

Entonces la relación del numero Nusselt se convierte enà Nu=Φ(Ra)

Si las condiciones del fluido varían mucho entonces se define una Hloc: dQ=hloc(πDd2)(T0-Tb)

Para objetos sumergidos como una esfera o un cilindro Hm: Q=hm(4πR²)(T0-T∞)

Términos de un coeficiente local: dQ=hloc(dA)(T0-T∞)

Lechosà Fluidizado: se forma cuando se hace pasar un fluido, regularmente de abajo hacia arriba, pou un lecho de partículas (partículas suspentidas)

Para el lecho fluidizado y otros problemas se utilizan para h valores locales definidos en una sección transversal.

Fijo: (partículas quietas)

 Aplicaciones

●      Anemometría de hilo caliente (conociendo la transferencia de calor se conoce la velocidad del fluido).

●      Bancada de tubos paralelos.

●      Pulverizadores de gotas o burbujas