Transferencia
de calor por convección
Los principales criterios
para determinar la convección
1)
La simetría
- Placas (paredes, vidrios, piso)
- Esfera (sólidos, gotas o burbujas)
- Cilindros (tubos), otra (lecho fluidizado)
2)
Origen de convección
- Natural
- Natural
- Forzada
3) Régimen del fluido:
- Laminar
- Turbulento
En cada caso será verificado como se construyeron las correlaciones, además de entender el significado de los
- Laminar
- Turbulento
En cada caso será verificado como se construyeron las correlaciones, además de entender el significado de los
Números adimensionales de la transferencia de energía por convección
Por el teorema π se resuelve el problema determinando números adimensionales con las variables y encontramos los siguientes números adimensionales
Por el teorema π se resuelve el problema determinando números adimensionales con las variables y encontramos los siguientes números adimensionales
Convección
libre
Cantidad de movimiento
Donde β es el coeficiente de dilatación térmica,
definido como:
Coeficiente de dilatación térmica
Ecuaciones para los perfiles
de velocidad y temperatura
Perfil de velocidad
Perfil de temperatura
Parámetros adimensionales
Dependencia
del Nussel
La dependencia del nussel se
presenta de tal manera como se muestra
Número
de Rayleigh
El número de Grashof y el
número de Prandtl con frecuencia se agrupan como un producto GrPr, que se
denomina número de Rayleigh, Ra. Después la relación del número de
Nusselt se convierte en:
Cilindro sumergido por
convección libre.
Cilindro en convección
natural
En este caso Nu = Nu (Gr, Pr)
Para Gr Pr > 104,
esta gráfica está representada
por la ecuación
Nu =
0.525 (GrPr)1/4
Flujo
sobre placas
Otras
correlaciones para convección natural
Para la Esfera Sumergida
Cono Vertical
Análisis dimensional: Convección forzada
En una tubería tenemos que
Pero si la viscosidad no es significante
Transmisión de calor en un tubo circular
Consideraciones referentes a
las correlaciones
Diferencia de temperatura
inicial
T01-Tb1 para h
A partir de la medida
aritmética de las diferencias de temperatura en dos regiones diferentes del
tubo
para ha.
A partir de la media logarítmica de las
diferencias de temperatura en dos regiones diferentes del tubo
para hln
hm y hloc en tubería y objetos
sumergidos
Si las condiciones del fluido varían mucho, entonces se
define una hloc
Para objetos sumergidos como una esfera o un cilindro
O en términos de un coeficiente local:
Nusselt
El Nu se construye con base en h por lo tanto también hay: Nu1,
Nua, Nuln
Tener cuidado con las escalas seleccionadas, por ejemplo: D,
Rh , a (Volumen/área en lecho fluidizado), u otra para el Re.
Tener cuidado con los subíndices, por ejemplo f (temperatura
de película)
Tf
= (T0 + T∞)/2
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