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Convexión Natural sobre superficies
La transferencia de calor por convexión natural sobre una superficie depende de la geometría de la superficie además de su orientación. Esto también depende dela variación de la temperatura en la superficie y las propiedades termofísicas del fluido que envuelve.
Las complejidades del movimiento hacen muy difícil hacen relaciones analíticas simples de latransferencia del calor resolviendo las ecuaciones gobernantes del movimiento y la energía. Algunas soluciones analíticas existen para la convexión natural, pero a tales les falta generalidad, desde queson obtenidas por simple geometría bajo simples supuestos.
Las relaciones de transferencia de calor en convexión natural están basadas en estudios experimentales, por ejemplo:
Las correlacionesempíricas simples para el promedio del número Nusselt Un en convexión natural son de la forma
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Donde RAL es el número Rayleigh, el cual es el producto de la multiplicación de los números Grashof yPrandtl
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Los valores de las constantes C y n dependen de la geometría de las superficies y del régimen del flujo, el cual es descrito por el rango del número Rayleigh. El valor de n esusualmente ¼ para el flujo laminado y 1/3 para el flujo turbulento. El valor de C es menor a 1 normalmente.
Relaciones simples para el promedio del número Nusselt para varias formas geométricas son dadas enla tabla 9-1, junto con las superficies. También son dadas en la tabla las medidas de los geométricos y los rangos del número Rayleigh en los cuales la relación es apicable. Todas las propiedades delfluido están basadas en Tf=1/2(Ts-Tinfinito).
Cuando el promedio del número Nusselt y así el promedio del coeficiente de convexión es conocido, la velocidad de la transferencia de calor porconvexión natural proveniente de una superficie a una temperatura uniforme T hacia el fluido que rodea es expresada con la ley de Enfriamiento de Newton.
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Tabla 9-1
Donde A es la transferencia del...