Conveccion Natural
Páginas: 6 (1271 palabras)
Publicado: 8 de diciembre de 2015
Convección natural:
En la que cualquier movimiento del fluido ocurre por medios naturales, como la flotabilidad. En la convección forzada el movimiento del fluido se puede notar bastante, puesto que un ventilador o una bomba pueden transferir suficiente cantidad de movimiento al fluido para desplazarlo en cierta dirección. Sin embargo, en la convección natural a menudo no se puede notar elmovimiento del fluido debido a las bajas velocidades que intervienen. El coeficiente de transferencia de calor por convección depende bastante de la velocidad: entre más alta sea ésta más alto es el coeficiente. Las velocidades del fluido asociadas con la convección natural son bajas, por lo común menores a 1 m/s. Por lo tanto, los coeficientes de transferencia de calor que se encuentran en laconvección natural suelen ser mucho más bajos que los hallados en la convección forzada. Sin embargo, varios tipos de equipo de transferencia de calor están diseñados para operar en condiciones de convección natural porque en ella no se requiere el uso de algo que mueva al fluido.
Muchas aplicaciones conocidas de la transferencia de calor comprenden la convección natural como el mecanismo principal. Setienen algunos ejemplos en el enfriamiento de equipo electrónico como los transistores de potencia, las televisiones y las reproductoras de DVD; la transferencia de calor desde los calentadores eléctricos o los radiadores de vapor de agua; la transferencia de calor desde los serpentines de refrigeración y de las líneas de transmisión de energía eléctrica, y la transferencia de calor desde loscuerpos de los animales y los seres humanos. La convección natural en los gases suele estar acompañada por radiación de magnitud similar, excepto para las superficies de baja emisividad.
En un campo gravitacional existe una fuerza neta que empuja hacia arriba un fluido ligero en uno más pesado. La fuerza hacia arriba ejercida por un fluido sobre un cuerpo sumergido completa o parcialmente en él sellama fuerza de flotabilidad, o de empuje hidrostático, o de flotación. La magnitud de esta fuerza es igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo; es decir,
EC 1
En donde es la densidad promedio del fluido (no la del cuerpo), es la aceleración gravitacional y es el volumen de la parte del cuerpo sumergida en el fluido (para cuerpos sumergidospor completo en el fluido, es el volumen total del propio cuerpo). A falta de otras fuerzas, la fuerza vertical neta que actúa sobre un cuerpo es la diferencia entre su peso y la fuerza de flotabilidad; es decir,
EC 2
Note que esta fuerza es proporcional a la diferencia entre las densidades del fluido y del cuerpo sumergido en él. Por lo tanto, un cuerposumergido en un fluido experimentará una “pérdida de peso” de magnitud igual al peso del fluido que desplaza. Esto se conoce como principio de Arquímedes.
El coeficiente de expansión volumétrica de una sustancia representa la variación de la densidad de esa sustancia con la temperatura a presión constante, y para un gas ideal se expresa como:EC 3
Donde T es la temperatura absoluta en K o R.
El régimen de flujo en la convección natural lo rige un número adimensional llamado número de Grashof, el cual representa la razón entre la fuerza de flotabilidad y la fuerza viscosa que actúan sobre el fluido y se expresa como:
EC 4
En donde:
g: aceleración gravitacional, m/s2
Β: coeficiente de expansión volumétrica, 1/K (Β = 1/Tpara los gases ideales)
Ts : temperatura de la superficie, °C
T∞: temperatura del fluido suficientemente lejos de la superficie, °C
Lc: longitud característica de la configuración geométrica, m
ν: viscosidad cinemática del fluido, m2/s
Lc es la longitud característica, la cual es la altura L para una placa vertical y el diámetro D para un cilindro horizontal.
Cuando una superficie se sujeta a...
En la que cualquier movimiento del fluido ocurre por medios naturales, como la flotabilidad. En la convección forzada el movimiento del fluido se puede notar bastante, puesto que un ventilador o una bomba pueden transferir suficiente cantidad de movimiento al fluido para desplazarlo en cierta dirección. Sin embargo, en la convección natural a menudo no se puede notar elmovimiento del fluido debido a las bajas velocidades que intervienen. El coeficiente de transferencia de calor por convección depende bastante de la velocidad: entre más alta sea ésta más alto es el coeficiente. Las velocidades del fluido asociadas con la convección natural son bajas, por lo común menores a 1 m/s. Por lo tanto, los coeficientes de transferencia de calor que se encuentran en laconvección natural suelen ser mucho más bajos que los hallados en la convección forzada. Sin embargo, varios tipos de equipo de transferencia de calor están diseñados para operar en condiciones de convección natural porque en ella no se requiere el uso de algo que mueva al fluido.
Muchas aplicaciones conocidas de la transferencia de calor comprenden la convección natural como el mecanismo principal. Setienen algunos ejemplos en el enfriamiento de equipo electrónico como los transistores de potencia, las televisiones y las reproductoras de DVD; la transferencia de calor desde los calentadores eléctricos o los radiadores de vapor de agua; la transferencia de calor desde los serpentines de refrigeración y de las líneas de transmisión de energía eléctrica, y la transferencia de calor desde loscuerpos de los animales y los seres humanos. La convección natural en los gases suele estar acompañada por radiación de magnitud similar, excepto para las superficies de baja emisividad.
En un campo gravitacional existe una fuerza neta que empuja hacia arriba un fluido ligero en uno más pesado. La fuerza hacia arriba ejercida por un fluido sobre un cuerpo sumergido completa o parcialmente en él sellama fuerza de flotabilidad, o de empuje hidrostático, o de flotación. La magnitud de esta fuerza es igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo; es decir,
EC 1
En donde es la densidad promedio del fluido (no la del cuerpo), es la aceleración gravitacional y es el volumen de la parte del cuerpo sumergida en el fluido (para cuerpos sumergidospor completo en el fluido, es el volumen total del propio cuerpo). A falta de otras fuerzas, la fuerza vertical neta que actúa sobre un cuerpo es la diferencia entre su peso y la fuerza de flotabilidad; es decir,
EC 2
Note que esta fuerza es proporcional a la diferencia entre las densidades del fluido y del cuerpo sumergido en él. Por lo tanto, un cuerposumergido en un fluido experimentará una “pérdida de peso” de magnitud igual al peso del fluido que desplaza. Esto se conoce como principio de Arquímedes.
El coeficiente de expansión volumétrica de una sustancia representa la variación de la densidad de esa sustancia con la temperatura a presión constante, y para un gas ideal se expresa como:EC 3
Donde T es la temperatura absoluta en K o R.
El régimen de flujo en la convección natural lo rige un número adimensional llamado número de Grashof, el cual representa la razón entre la fuerza de flotabilidad y la fuerza viscosa que actúan sobre el fluido y se expresa como:
EC 4
En donde:
g: aceleración gravitacional, m/s2
Β: coeficiente de expansión volumétrica, 1/K (Β = 1/Tpara los gases ideales)
Ts : temperatura de la superficie, °C
T∞: temperatura del fluido suficientemente lejos de la superficie, °C
Lc: longitud característica de la configuración geométrica, m
ν: viscosidad cinemática del fluido, m2/s
Lc es la longitud característica, la cual es la altura L para una placa vertical y el diámetro D para un cilindro horizontal.
Cuando una superficie se sujeta a...
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