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Cód. TRANSFERENCIA DE CALOR ASUNTO

FRP-PQ-GP-LIQ3TC04 Rev. 08.12.10 Página 1 de 19

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TRANSFERENCIA DE CALOR
ASUNTOCód. Rev.

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TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN

CAPITULO 1
1.1 Introducción La convección es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y un líquido o gas adyacente que está en movimiento, e involucra los efectos combinados de la conducción y del movimiento de un fluido. Cuanto mayor es el movimiento del fluido, tanto mayor es latransferencia de calor por convección. Ante la ausencia de cualquier movimiento del fluido, la transferencia de calor entre una superficie sólida y el fluido se da por conducción pura. La convección se llama convección forzada cuando el fluido es forzado a fluir en un tubo o sobre una superficie por medios externos como un ventilador, una bomba o el viento. En contraste, la convección se llamaconvección libre (o natural) si el movimiento del fluido es provocado por la fuerzas de flotación inducidas por diferencias de densidades, producto de la variación de temperatura del fluido. La tasa de transferencia de calor por convección QCONVECCIÓN se determina por la ley de enfriamiento de Newton, que se expresa como:

QCONVECCIÓN  h A (TS  T f )
Donde h es el coeficiente de transferenciade calor por convección, A es el área de la superficie a través de la que ocurre la transferencia térmica, TS es la temperatura de la superficie y Tf es la temperatura del fluido más allá de la superficie (en la superficie la temperatura del fluido es igual a la temperatura superficial del sólido) El coeficiente de transferencia de calor por convección (h) no es una propiedad del fluido. Es unparámetro, cuyo valor depende de todas las variables que influyen en la convección, como la geometría de la superficie, la naturaleza del movimiento del fluido, las propiedades del fluido y la velocidad volumétrica del fluido. Los valores comunes de h se muestran en la tabla 1. Tabla 1. Valores típicos de coeficientes de transferencia de calor por convección. Proceso Convección natural ConvecciónForzada Fase gas líquido gas líquido Coeficiente de transferencia de calor, h 2 (W/m K) 2 - 25 50 - 1000 25 - 250 50 - 20000

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ASUNTO

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TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN

1.2 Determinación del coeficiente de Convección Existen dos enfoques posibles para la determinación de los coeficientes de transferencia de calor porconvección:  Enfoque teórico: Implica resolver ecuaciones de la capa límite para una geometría específica, donde la convección establece las condiciones de frontera. No es objeto de estudio para este curso.  Enfoque experimental: basado en mediciones de transferencia de calor y masa para correlacionar datos en términos de números adimensionales. Para efecto de estudio en este curso la estimaciónde coeficientes convectivos se realizara por medio de correlaciones establecidas de manera empírica. En el caso de la convección forzada se ha determinado experimentalmente que el coeficiente de transferencia de calor por convección forzada en flujo por el interior de conductos depende de las propiedades de transporte y de la geometría de flujo, obteniéndose el coeficiente como una función de:...